JP5071321B2 - 車両用指示計器 - Google Patents

Description

本発明は、車両用指示計器に関する。

従来、零値を基準として設定される車両状態値を回転位置に応じて指示する指針について、ステップモータにより回転駆動するようにした車両用指示計器が知られている。こうした車両用指示計器の一種として特許文献１には、電気角に応じた交流の駆動信号をステップモータの界磁巻線へ印加することにより、指針の回転駆動を実現するものが開示されている。

この特許文献１の車両用指示計器では、車両状態値の零値を指示する零位置に帰零方向への回転により復帰する指針を、当該零位置においてストッパにより直接的に停止させている。ここで、ステップモータへの給電開始前において機械的振動等の外乱により指針が零位置から帰零方向の反対方向へずれるような場合、その後における車両状態値の指示が不正確なものとなってしまう。そこで、特許文献１の車両用指示計器では、ステップモータへの給電開始直後に、指針をストッパに押し付けるように駆動信号を界磁巻線に印加し続けて、指針を正確な零位置に復帰させる帰零処理を行っている。

さらに、特許文献１の車両用指示計器では、その帰零処理において、通常は所定時間毎に所定角度ずつ漸次変化させる駆動信号の電気角を、特定の電気角を跨ぐように急変させている。ここで特定の電気角とは、零位置においてストッパに押し付けられた指針を、ステップモータの強制脱調により帰零方向とは反対方向（以下、「反帰零方向」という）へ回転させる脱調臨界角である。これによれば、ステップモータの強制脱調時における指針の反帰零方向への跳ね上がりを、電気角の急変量に応じた分にて抑えることができるので、当該跳ね上がりによって見栄えが阻害される事態について、回避可能となるのである。
特許第３３８９７２７号公報

しかし、特許文献１の車両用指示計器では、ストッパにより指針が停止作用を受ける零位置と、ステップモータにおいて磁極の着磁位置に応じて決まる電気角の零点とが、温度特性や製造公差等に起因して対応しない場合がある。その場合には、指針の零位置に対応する電気角から上記脱調臨界角に至る前、即ち電気角の急変前の漸次変化時にステップモータが脱調してしまい、指針の反帰零方向への跳ね上がりを抑えることが困難になる。そのため、見栄えを向上させるための改善が望まれているのである。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両用指示計器の見栄えを向上させることにある。

請求項１に記載の発明は、零値を基準として設定される車両状態値を回転位置に応じて指示し、零値を指示する零位置に帰零方向への回転により復帰する指針と、界磁巻線を有し、電気角に応じた交流の駆動信号が界磁巻線へ印加されることにより指針を回転駆動するステップモータと、帰零方向へ回転する指針を零位置において停止させるためのストッパ手段と、界磁巻線へ印加する駆動信号を制御する制御手段であって、帰零方向へ指針を回転駆動するための駆動信号である帰零駆動信号について電気角をステップ状に変化させることにより、指針をストッパ手段により停止させてステップモータを強制脱調させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

以上の発明によると、ステップモータの界磁巻線へ印加される駆動信号のうち帰零方向へ指針を回転駆動するための帰零駆動信号については、指針をストッパ手段により停止させてステップモータを強制脱調させるために、電気角がステップ状に変化させられる。これによれば、ストッパ手段により指針が停止作用を受ける零位置と、ステップモータにおける電気角の零点とが対応しない状況になっても、帰零駆動信号の電気角がステップ状に変化するまでは、ステップモータの強制脱調を生じさせることがない。即ち、帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させたときのみにステップモータの強制脱調を生じさせることが可能となるので、その変化量に応じた分、強制脱調時における指針の反帰零方向への跳ね上がりを確実に抑えて、見栄えを向上させることができるのである。

請求項２に記載の発明によると、制御手段は、帰零駆動信号の電気角を保持した後、当該帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させる。これによれば、帰零駆動信号について保持作用により安定した状態の電気角がステップ状に変化することになるので、その変化量としてステップモータの強制脱調に必要な量を正確に確保することができる。

請求項３に記載の発明によると、制御手段は、ステップ状に変化させた後の電気角に対応する信号成分の大きさが上限値よりも小さくなるように、帰零駆動信号を制御する。これによれば、ステップモータを強制脱調させるステップ状変化後の電気角に対応した信号成分の大きさが上限値よりも小さくなることで、指針の反帰零方向への加速度が抑えられる。したがって、指針の反帰零方向への加速度が高いことにより、その跳ね上がり量が増大する事態を抑制することができる。

請求項４，５に記載の発明によると、制御手段は、ステップ状に変化させた後の電気角に対応する信号成分の大きさが上限値よりも小さくなるように、帰零駆動信号を制御した後、当該信号成分の大きさが漸次増大するように、帰零駆動信号を継続して制御する。これによれば、ステップモータを強制脱調させるステップ状変化後の電気角に対応した信号成分の大きさが上限値よりも小さくなった後、漸次増大させることで、指針の反帰零方向への加速度について抑制作用を高めることができる。したがって、跳ね上がり量の増大抑制について、飛躍的な効果が期待され得るのである。

請求項５に記載の発明によると、制御手段は、ステップ状に変化させる前の電気角に対応する信号成分の大きさが上限値よりも小さくなるように、帰零駆動信号を制御する。これによれば、ステップモータを強制脱調させるステップ状変化前の電気角に対応した信号成分の大きさが上限値よりも小さくなることで、ストッパ手段により停止する指針の捩じれ量が小さな状態にて、当該強制脱調が実現され得る。したがって、指針の捩じれ量が大きくなることにより、その後における反帰零方向への跳ね上がり量が増大する事態を抑制することができる。

請求項６に記載の発明によると、制御手段は、帰零駆動信号の電気角を１８０度未満の位相幅にてステップ状に変化させる。このように、帰零駆動信号の電気角のステップ状変化により当該電気角がステップモータの脱調臨界角を跨がないような状況において、その変化量が１８０度未満の位相幅となることで、ステップモータの意図しない脱調が生じる事態を回避することができる。

請求項７に記載の発明によると、制御手段は、帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させる帰零処理を、繰り返して実施する。これによれば、帰零方向へ指針を回転駆動するための帰零駆動信号について電気角をステップ状に変化させる帰零処理を繰り返すことによって、指針を正確な零位置に復帰させることが可能となる。しかも、ステップモータの強制脱調は、繰り返される帰零処理のうち少なくも一回の帰零処理における電気角のステップ状変化により実現されるので、見栄えが阻害される事態を確実に回避することができるのである。

請求項８に記載の発明は、ステップモータの界磁巻線に発生する誘起電圧を検出する検出手段と、検出手段による検出結果が設定電圧以下となる更新条件が成立した場合に、指針の零位置に対応する電気角の零点を更新する更新手段と、をさらに備え、制御手段は、指針をストッパ手段により停止させてステップモータを強制脱調させるように、帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させた後、更新条件が正規に成立する電気角まで帰零駆動信号を継続して制御する。これによれば、ステップモータの強制脱調後において、界磁巻線に発生する誘起電圧の検出結果が設定電圧以下となる更新条件が正規に成立する電気角までは、帰零駆動信号の制御が継続されることになるので、指針の停止により誘起電圧が低下する零位置対応の零点を正確に更新し得る。故に、零点の更新結果を利用して、指針を正確な零位置に復帰させることが可能となる。しかも、ステップモータの強制脱調は電気角のステップ状変化によって実現されるので、見栄えが阻害される事態を確実に回避することができるのである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態による車両用指示計器１を示している。車両用指示計器１は、車速計として車両内の運転席前方に設置されている。

図１〜３に示すように車両用指示計器１は、計器板１０、指針２０、回動内機３０、基板４０、並びに「制御手段」としての制御ユニット５０を備えている。

図１，２に示す計器板１０は、その表示面１０ａを運転席側へ向けて配置されており、車両状態値として車速値を表示する車速表示部１１を有している。車速表示部１１は複数の車速値を、その基準として設定された零値（０ｋｍ／ｈ）から上限値（１８０ｋｍ／ｈ）にかけて、円弧状に表示している。

指針２０は、回動内機３０の指針軸３０ｂに基端部２１側にて連結されており、計器板１０の表示面１０ａに沿って回転可能となっている。これにより、車速表示部１１に表示される車速値のうち回転位置に応じた値を指示する指針２０は、零値を指示する零位置に帰零方向Ｘ（図１参照）への回転によって復帰可能となっている。

回動内機３０は、内機本体３０ａ、指針軸３０ｂ及びケーシング３０ｃを備えている。内機本体３０ａは、計器板１０に略平行な基板４０の背面側に配置されている。内機本体３０ａは、図４に示す二相式ステップモータＭ、減速歯車列Ｇ、並びに「ストッパ手段」としてのストッパ機構Ｓを、ケーシング３０ｃに内蔵してなる。指針軸３０ｂは、基板４０の背面に固定されたケーシング３０ｃによって支持されており、基板４０及び計器板１０を貫通して指針２０の基端部２１を支持している。したがって、内機本体３０ａは、ステップモータＭの回転に伴う減速歯車列Ｇの減速回転により、当該減速歯車列Ｇの出力段歯車３４と同軸上の指針軸３０ｂ、ひいては指針２０を回転駆動可能となっている。

図４，５に示すようにステップモータＭは、ステータＭｓ及びマグネットロータＭｒを組み合わせてなる。ステータＭｓは、ヨーク３１及び二相の界磁巻線３２，３３を有している。ヨーク３１は、ポール状を呈する一対の磁極３１ａ，３１ｂを形成しており、磁極３１ａにはＡ相の界磁巻線３２が巻装される一方、磁極３１ｂにはＢ相の界磁巻線３３が巻装されている。マグネットロータＭｒは、減速歯車列Ｇの回転軸３５ａに同軸上に固定されている。ヨーク３１の各磁極３１ａ，３１ｂの先端面との間に隙間をあけるマグネットロータＭｒの外周面には、磁極としてのＮ，Ｓ極が周方向に交互に形成されている。

このような構成のステップモータＭにおいてＡ相の界磁巻線３２には、電気角に対する電圧の正負の上限値（以下、単に「電圧の上限値」という）が図６の如く余弦関数状に交番する交流のＡ相駆動信号が、印加される。一方、Ｂ相の界磁巻線３３には、電気角に対する電圧の上限値が図６の如く正弦関数状に交番する交流のＢ相駆動信号が、印加される。このように互いに位相が９０度ずれたＡ，Ｂ各相の駆動信号が界磁巻線３２，３３に印加されることで、それら各巻線３２，３３に発生する交流磁束がマグネットロータＭｒ及びヨーク３１の磁極間を通過することになる。したがって、マグネットロータＭｒの回転位置が、電気角に応じたＡ，Ｂ各相の駆動信号の電圧変化に従って変化することになるのである。

図４に示すように減速歯車列Ｇは、出力段歯車３４、入力段歯車３５及び中間歯車３６，３７を有している。出力段歯車３４は、指針軸３０ｂに同軸上に連結されている。入力段歯車３５は、ケーシング３０ｃに固定された回転軸３５ａにより同軸上に支持されている。中間歯車３６，３７は、ケーシング３０ｃに固定された回転軸３６ａにより同軸上に支持されることで、一体に回転可能となっている。中間歯車３６は出力段歯車３４と噛合している一方、中間歯車３７は入力段歯車３５と噛合している。

このような構成により減速歯車列Ｇは、入力段歯車３５に回転軸３５ａを介して接続されたステップモータＭのマグネットロータＭｒの回転を減速し、出力段歯車３４に指針軸３０ｂを介して接続された指針２０へと当該減速回転を伝達する。したがって、電気角に応じたＡ，Ｂ各相の駆動信号の変化に従ってマグネットロータＭｒの回転位置が変化することにより、指針２０の回転位置も変化することになる。そして、特に本実施形態では、指針２０の零位置に対応する電気角が、図６に示す零点θ０（０度）又はその近傍の電気角となるように、車両用指示計器１が製造されている。これにより本実施形態では、電気角を減少させる方向が指針２０の帰零方向Ｘに対応し、電気角を増大させる方向が指針２０の反帰零方向Ｙ（図１参照）に対応しているのである。

図４に示すようにストッパ機構Ｓは、当接部材３８及びストッパ部材３９を有している。当接部材３８は、出力段歯車３４から突出する短冊板状に形成されており、当該歯車３４と一体に回転可能となっている。ストッパ部材３９は、ケーシング３０ｃから内部へ突出するＬ字状に形成されており、当該突出側の先端部３９ａが当接部材３８の回転軌道上に位置している。これにより、当接部材３８がストッパ部材３９の先端部３９ａに当接して係止されるときには、指針２０が図１の零位置に復帰し、指針２０の帰零方向Ｘへの回転が停止することになる。このように本実施形態では、帰零方向Ｘへ回転して零位置に復帰した指針２０が、ストッパ機構Ｓによって間接的に停止するようになっている。

図２に示す制御ユニット５０はマイクロコンピュータを主体に構成されて、基板４０に実装されている。制御ユニット５０は、図３に示す内蔵のメモリ５２に予め記憶のコンピュータプログラムを給電下において実行することにより、所定の作動を実現可能となっている。

制御ユニット５０は、車両のドアセンサ６０、イグニッションスイッチＩＧ及びバッテリ電源Ｂと電気接続されている。制御ユニット５０は、ドアセンサ６０により車両のドアの開放が検出された場合に、バッテリ電源Ｂからの直接的な給電によって始動する。始動した制御ユニット５０は、設定時間（例えば２分）が経過するまでにイグニッションスイッチＩＧがオンされた場合、バッテリ電源Ｂからの給電によって作動状態を維持し、その後にイグニッションスイッチＩＧがオフされることによって作動停止する。また一方、始動した制御ユニット５０は、設定時間が経過するまでにイグニッションスイッチＩＧがオンされない場合には一旦作動停止し、その後にイグニッションスイッチＩＧがオンされた場合には再始動して、イグニッションスイッチＩＧのオフによって作動停止する。尚、一度始動した後の制御ユニット５０の再始動については、イグニッションスイッチＩＧのオンに応答して行う以外にも、例えば車両のドアの開放や、ブレーキペダルの踏み込み等に応答して行うようにしてもよい。

制御ユニット５０は、さらにステップモータＭの各界磁巻線３２，３３と電気接続されており、それら界磁巻線３２，３３への給電を作動状態において実施する。そして、特に本実施形態の制御ユニット５０は、後に詳述する帰零処理として、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３へ印加するＡ，Ｂ両相の駆動信号の電圧上限値を制御することで、指針２０を零位置に復帰させる。また、制御ユニット５０は車両の車速センサ６２とも電気接続されており、帰零処理後においてＡ，Ｂ両相の駆動信号の電圧上限値を制御することで、車速センサ６２の検出車速値を指針２０に指示させる。

以下、制御ユニット５０によって帰零処理を実施するための制御フローを、図７を参照しつつ詳細に説明する。この制御フローは、制御ユニット５０が始動することによりスタートし、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として指針２０を帰零方向Ｘへ回転駆動するための帰零駆動信号について、電気角をステップ状に多段変化させる一連の帰零処理を複数回繰り返すように、制御するものである。

具体的に、制御フローのＳ１では、メモリ５２に記憶される帰零処理の繰り返し回数Ｎを零値にリセットし、次のＳ２において、当該繰り返し回数Ｎをインクリメントする。続くＳ３では、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御するための電気角としてメモリ５２に記憶される制御電気角θｃを基準角θｂにリセットし、次のＳ４において、当該基準角θｂに対応する信号電圧の上限値を出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。ここで、本実施形態のＳ３においては、制御ユニット５０の始動による界磁巻線３２，３３への給電開始前に指針２０の零位置からのずれ（以下、「給電前指針ずれ」という）が生じているか否かに拘らず、零点θ０と一致する０度に基準角θｂを強制リセットするようになっている。さらに続くＳ５では、制御電気角θｃの保持時間を制御するために計時される制御タイマＴｃを零値にリセットし、その計時を開始してからＳ６へと移行する。

Ｓ６では、メモリ５２に記憶の制御電気角θｃを、現在値から１２０度を減算することによって更新し、続くＳ７において、最新の制御電気角θｃに対応する信号電圧の上限値を出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。これにより、ステップモータＭの意図しない脱調を防止可能とする１８０度未満の位相幅Δθｃ、本実施形態では１２０度の位相幅θｃ（図８〜１０参照）にて、制御電気角θｃが帰零方向Ｘの対応側へステップ状に変化する。ここで、ステップモータＭを強制脱調させるための脱調臨界角θｔｈ（図８〜１０参照）は、通常、ストッパ機構Ｓによって指針２０が停止作用を受ける零位置に対応の電気角から、帰零方向Ｘの対応側へ１８０度位相のずれた電気角となる。故に、このような脱調臨界角θｔｈが今回の位相幅Δθｃ内に存在している場合には、当該位相幅Δθｃでの変化によって制御電気角θｃが脱調臨界角θｔｈを跨ぐことになるので、ステップモータＭの強制脱調が生じる。この強制脱調により指針２０は、ステップ状変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置へと向かって、回転しようとする。したがって、変化後の制御電気角θｃから３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置が、実際の零位置よりも反帰零方向Ｙに存在する場合の指針２０については、当該零位置よりも跳ね上がるように反帰零方向Ｙへと回転することになる。

この後のＳ８では、制御タイマＴｃについて、制御電気角θｃの保持時間に関する設定時間Ｔｃｓ以上となったか否かを、判定する。ここで設定時間Ｔｃｓとしては、後述のＳ９によりＳ５へと戻って制御電気角θｃを再度ステップ状に変化させる前に、制御電気角θｃを保持して安定させることで、その変化量として位相幅Δθｃを正確に確保可能な値が、メモリ５２に予め記憶されて利用されるようになっている。

Ｓ８において否定判定がなされた場合には、Ｓ７へと戻って当該Ｓ７及び後続のＳ８を再度実行する。故に、制御タイマＴｃが設定時間Ｔｃｓ以上となるまでは、制御電気角θｃが保持されて安定することになる。これに対し、Ｓ８において肯定判定がなされた場合にはＳ９へと移行して、現在の制御電気角θｃが−３６０度であるか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ５へと戻って当該Ｓ５及び後続のＳ６〜Ｓ９を再度実行することにより、制御電気角θｃのステップ状変化並びに保持を繰り返す一方、肯定判定がなされた場合には、一回の帰零処理が終了したとしてＳ１０へ移行する。

Ｓ１０では、帰零処理の繰り返し回数Ｎが設定回数Ｎｓ（例えば１０回）に達したか否かを、判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ２へと戻ることにより帰零処理が繰り返される一方、肯定判定がなされた場合には、本制御フローが終了することになる。

以下、制御ユニット５０が実施する帰零処理によって実現される作動例を、図８〜１０を参照しつつ説明する。尚、図８〜１０の各分図（ａ）において、一点鎖線グラフは、電気角の時間変化を表したものであり、実線グラフは、指針２０の回転位置の時間変化をそれに対応する電気角の時間変化にて表したものである。また、図８〜１０の各分図（ｂ）において、線幅の異なる二つの実線グラフは、制御電気角θｃに応じて決まるＡ，Ｂ各相の帰零駆動信号の時間変化をそれぞれ表している。

（作動例I）
図８は、ストッパ機構Ｓにより指針２０が停止作用を受ける零位置と、ステップモータＭにおいてマグネットロータＭｒ及びヨーク３１の磁極の着磁位置に応じて決まる電気角の零点θ０とが対応している場合であって、給電前指針ずれがない場合を示している。この場合においてステップモータＭの脱調臨界角θｔｈは、指針２０の零位置に対応する零点θ０に対して帰零方向Ｘの対応側へ１８０度位相のずれた電気角となる。

まず、制御ユニット５０が始動すると、制御電気角θｃが一旦基準角θｂとしての０度にリセットされて指針２０が零点θ０と対応の零位置にてストッパ機構Ｓにより停止した（ｔ０）後、当該電気角θｃが帰零方向Ｘの対応側へ、１２０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ１）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内に存在していないので、ステップモータＭの強制脱調は生じず、指針２０はストッパ機構Ｓによって停止したままとなる。

このような一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する０度の基準角θｂから１２０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持され、指針２０がストッパ機構Ｓの停止作用を継続して受ける状態となる（ｔ１〜ｔ２）。このとき本実施形態の指針２０は、弾性変形して捩じられながら、図８の如く零位置から帰零方向Ｘへ僅かにずれるようになっている。

そして、一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１２０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ２）。このとき、今回の位相幅Δθｃ内には脱調臨界角θｔｈが存在することになる。また、このとき変化後の制御電気角θｃは、零点θ０と一致する基準角θｂに対して位相が帰零方向Ｘの対応側へ２４０度ずれたものとなるので、当該変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角に見かけ上対応する指針２０の位置は、零位置よりも反帰零方向Ｙに存在することとなる。これらのことから、ステップ状変化によってステップモータＭの強制脱調が生じ、電気角換算で（１２０＋α）度の位相幅に対応する跳ね上がり量Ｊ１にて、指針２０が零位置よりも反帰零方向Ｙへ回転する。ここでα度とは、反帰零方向Ｙへ回転する指針２０のイナーシャに応じて変化する値であり、指針２０の反帰零方向Ｙへの加速度が高いほど増大する。

このような二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから２４０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持される（ｔ２〜ｔ３）。これにより指針２０は、変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置、即ち零位置に対応の零点θ０から反帰零方向Ｙの対応側へ１２０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置に、留められることとなる。

そして、二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１２０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ３）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内には存在していないので、ステップモータＭの強制脱調は生じない。したがって、変化前に零点θ０から１２０度位相のずれた電気角との対応位置に留められていた指針２０は、ストッパ機構Ｓの停止作用を受ける零位置まで回転駆動されることになる。

このような三段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから３６０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持され、指針２０が零位置に留められた状態となる（ｔ３〜ｔ４）。そして、三段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、初回の帰零処理が終了する。尚、以上の後においては、繰り返し回数Ｎが設定回数Ｎｓとなるまで、制御電気角θｃのステップ状変化並びに保持を三段階実施する帰零処理が繰り返されるので、指針２０が正確な零位置に復帰し得るのである。

ここまで説明したように第一実施形態では、ストッパ機構Ｓの零位置と電気角の零点θ０とが対応している状況下、制御電気角θｃをステップ状に変化させたときのみに、ステップモータＭの強制脱調を生じさせることを可能にしている。故に、指針２０の反帰零方向Ｙへの跳ね上がり量Ｊ１をステップ状変化の位相幅Δθｃに応じた分に確実に抑えて、見栄えを向上させることができるのである。

（作動例II）
図９は、温度特性や製造公差等に起因して指針２０の零位置が、零点θ０から反帰零方向Ｙの対応側へ４５度位相ずれした電気角θ４５と対応している場合、即ち零位置と零点θ０とが対応していない場合であって、給電前指針ずれがない場合を示している。この場合においてステップモータＭの脱調臨界角θｔｈは、指針２０の零位置に対応する電気角θ４５に対して帰零方向Ｘの対応側へ１８０度位相のずれた電気角、即ち零点θ０に対しては帰零方向Ｘの対応側へ１３５度位相のずれた電気角となる。

まず、制御ユニット５０が始動すると、制御電気角θｃが一旦基準角θｂとしての０度にリセットされて指針２０が電気角θ４５と対応の零位置にてストッパ機構Ｓにより停止（ｔ０）後、帰零方向Ｘの対応側へ、当該電気角θｃで１２０度の位相幅Δθｃによりステップ状に変化する（ｔ１）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内に存在していないので、ステップモータＭの強制脱調は生じず、指針２０はストッパ機構Ｓによって停止したままとなる。

このような一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する０度の基準角θｂから１２０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持され、指針２０がストッパ機構Ｓの停止作用を継続して受ける状態となる（ｔ１〜ｔ２）。このとき本実施形態の指針２０は、弾性変形して上記作動例Iの場合よりも大きく捩じられながら、図９の如く零位置（θ４５）から帰零方向Ｘへ僅かにずれるようになっている。

そして、一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１２０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ２）。このとき、今回の位相幅Δθｃ内には脱調臨界角θｔｈが存在することになる。また、このとき変化後の制御電気角θｃは、零点θ０と一致する基準角θｂに対して位相が帰零方向Ｘの対応側へ２４０度ずれたものとなるので、当該変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角に見かけ上対応する指針２０の位置は、零位置よりも反帰零方向Ｙに存在することとなる。これらのことから、ステップ状変化によってステップモータＭの強制脱調が生じ、電気角換算で（７５＋α）度の位相幅に対応する跳ね上がり量Ｊ２にて、指針２０が零位置よりも反帰零方向Ｙへ回転する。

このような二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから２４０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持される（ｔ２〜ｔ３）。これにより指針２０は、変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置、即ち零位置に対応の電気角θ４５から反帰零方向Ｙの対応側へ７５度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置に、留められることとなる。

そして、二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１２０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ３）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内に存在していないので、ステップモータＭの強制脱調は生じない。したがって、変化前に電気角θ４５から７５度位相のずれた電気角との対応位置に留められていた指針２０は、零位置へ向けて回転駆動されてストッパ機構Ｓにより停止させられることになる。

このような三段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから３６０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持され、指針２０がストッパ機構Ｓの停止作用を継続して受ける状態となる（ｔ３〜ｔ４）。そして、三段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、初回の帰零処理が終了する。尚、以上の後においては、繰り返し回数Ｎが設定回数Ｎｓとなるまで、制御電気角θｃのステップ状変化並びに保持を三段階実施する帰零処理が繰り返されるので、指針２０が正確な零位置に復帰し得るのである。

ここまで説明したように第一実施形態では、ストッパ機構Ｓの零位置と電気角の零点θ０とが対応していない状況であっても、制御電気角θｃをステップ状に変化させたときのみに、ステップモータＭの強制脱調を生じさせることを可能にしている。故に、指針２０の反帰零方向Ｙへの跳ね上がり量Ｊ２を、ステップ状変化の位相幅Δθｃと電気角θ４５とに応じて十分に且つ確実に抑えて、見栄えを向上させることができるのである。

（作動例III）
図１０は、指針２０の零位置と電気角の零点θ０とが対応している場合であって、零点θ０よりも反帰零方向Ｙの対応側へ６３０度の位相ずれが給電前指針ずれによって生じている場合を示している。この場合においてステップモータＭの脱調臨界角θｔｈは、上記作動例Iの場合と同様に、零点θ０に対して帰零方向Ｘの対応側へ１８０度位相のずれた電気角となる。

まず、制御ユニット５０が始動すると、制御電気角θｃが基準角θｂとしての０度にリセットされることで、零点θ０よりも反帰零方向Ｙの対応側へ７２０度位相ずれした電気角の対応位置に指針２０が回転駆動される（ｔ０）。故に、この後においては、１２０度の位相幅Δθｃでのステップ状変化並びに保持を制御電気角θｃについて三段階実施する帰零処理が二回終了する（ｔ６）までは、各段階での位相幅Δθｃ内に脱調臨界角θｔｈが入らない。故に指針２０は、二回の帰零処理によってはステップモータＭの強制脱調を生じさせることなく帰零方向Ｘへと回転駆動され、当該処理の終了時において零点θ０にストッパ機構Ｓによって停止させられるのである。

このような第一実施形態においては、二回目の帰零処理の終了後、繰り返し回数Ｎが設定回数Ｎｓとなるまで帰零処理が繰り返されることで、上記作動例Iに準じてステップモータＭを強制脱調させる帰零処理（ｔ０〜ｔ４）が三回目の帰零処理として実施されることになる。したがって、給電前指針ずれが生じている場合であっても、指針２０の反帰零方向Ｙへの跳ね上がり量Ｊ１をステップ状変化の位相幅Δθｃに応じた分、確実に抑えて見栄えを向上させることができるのみならず、指針２０を正確な零位置に復帰させることもできるのである。

（第二実施形態）
図１１に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の制御フローは、いずれの回の帰零処理においても、Ａ，Ｂ両相の帰零駆動信号の電圧を上限値よりも小さくする。

具体的に制御フローにおいて、制御電気角θｃを基準角θｂにリセットするＳ３後に実行のＳ２０４では、当該基準角θｂに対応する信号電圧について上限値よりも小さい中間値を出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。また、制御電気角θｃを更新するＳ６後等に実行のＳ２０７では、最新の制御電気角θｃに対応する信号電圧について上限値よりも低い中間値を出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。

尚、２０４，Ｓ２０７において出力される信号電圧につき、中間値の上限値に対する比率はそれぞれ適宜に設定可能であるが、例えばいずれも同一の５０％に設定される。

このような第二実施形態では、図１２，１３の各分図（ｂ）に示すように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号の信号電圧が、ステップ状変化の前においても後においても、上限値（二点鎖線）よりも小さな中間値（実線）とされる。これによれば、ステップモータＭを強制脱調させる二段目のステップ状変化前（ｔ１〜ｔ２）には、ストッパ機構Ｓによる指針２０の捩じれ量を低減できると共に、当該ステップ状変化後（ｔ２〜ｔ３）には、指針２０の反帰零方向Ｙへの加速度を抑えることもできる。したがって、図１２，１３の各分図（ａ）に示すように、二段目のステップ状変化後における指針２０の跳ね上がり量Ｊ１，Ｊ２が低減されて、見栄えの向上効果が高められるのである。

（第三実施形態）
図１４に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態の制御フローは、いずれの回の帰零処理においても、Ａ，Ｂ両相の帰零駆動信号の電圧をステップ状変化後に上限値よりも小さくする。

具体的に制御フローにおいて、制御電気角θｃを更新するＳ６後等に実行のＳ３０７では、最新の制御電気角θｃに対応する信号電圧について、上限値よりも低い中間値を第一制御時間Ｔ１（図１４，１５参照）だけ出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。また、これに続くＳ３１１では、最新の制御電気角θｃに対応する信号電圧について、第二制御時間Ｔ２（図１４，１５参照）にてＳ３０７の中間値から上限値まで漸次増大するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。

尚、Ｓ３０７，Ｓ３１１において出力される信号電圧につき、中間値の上限値に対する比率はそれぞれ適宜に設定可能であるが、例えばいずれも同一の５０％に設定される。また、Ｓ３０７，Ｓ３１１において、第一及び第二設定時間Ｔ１，Ｔ２については、それらの和が設定時間Ｔｃｓ以下となるように、適宜な時間配分にて設定される。

このような第三実施形態では、図１５，１６の各分図（ｂ）に示すように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号の信号電圧が、ステップ状変化の後において上限値よりも小さな中間値に一旦設定された後、漸次増大によって当該上限値まで戻されることになる。これによれば、ステップモータＭを強制脱調させる二段目のステップ状変化後（ｔ２〜ｔ３）には、指針２０の反帰零方向Ｙへの加速度を十分に抑えることができる。したがって、図１５，１６の各分図（ａ）に示すように、二段目のステップ状変化後における指針２０の跳ね上がり量Ｊ１，Ｊ２の低減作用、ひいては見栄えの向上効果が飛躍的に高められるのである。

（第四実施形態）
図１７に示すように、本発明の第四実施形態は第一実施形態の変形例である。第四実施形態において「制御手段」としての制御ユニット４５０は、Ａ，Ｂ両相の帰零駆動信号を制御しつつ、スイッチング部４５４に電気接続された界磁巻線３２，３３に発生する誘起電圧を検出することで、指針２０を零位置に復帰させるように帰零処理を実施する。ここで、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧の上限値が零（０Ｖ）より大きくなる電気角では、スイッチング部４５４の機能により、対応する界磁巻線３２，３３へ信号印加するための経路を電気接続する共に、当該対応巻線に発生した誘起電圧を検出するための経路を遮断する。一方、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧の上限値が零（０Ｖ）となる電気角では、スイッチング部４５４の機能により、対応する界磁巻線３２，３３へ信号印加するための経路を遮断すると共に、当該対応巻線に発生した誘起電圧を検出するための経路を電気接続する。尚、スイッチング部４５４については、例えば、制御ユニット４５０を構成するマイクロコンピュータ内でのスイッチング処理により経路の接続及び遮断を行うものであってもよいし、当該マイクロコンピュータの入出力ポートをスイッチングすることにより経路の接続及び遮断を行うものであってもよい。

したがって、図１８に示すＡ，Ｂ各相の駆動信号について、電気角に対する電圧上限値が第一実施形態と同様に交番する第四実施形態では、同図に黒丸で示す零点θ０並びに当該零点θ０から９０度ずつ位相のずれた電気角が、誘起電圧の検出点θｄに設定されている。即ち、誘起電圧の検出間隔Δθｄは、電気角で９０度の位相幅に設定されているのである。尚、このような第二実施形態において電気角の零点θ０は、指針２０の零位置と正確に対応するように、予め調整されている。

また、帰零処理後の作動状態において制御ユニット４５０は、メモリ４５２に記憶されている電気角の零点θ０に基づいてＡ，Ｂ両相の駆動信号の電圧上限値を制御することにより、車速センサ６２の検出車速値を指針２０に指示させる。ここで、メモリ４５２に記憶の零点θ０については、後に詳述するように、帰零処理によって更新される最新のものが利用されるようになっている。

以下、制御ユニット４５０によって帰零処理を実施するための制御フローを、図１９〜２１を参照しつつ詳細に説明する。この制御フローは、制御ユニット４５０が始動することによってスタートし、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号について、電気角をステップ状に多段変化させた後、零点θ０を更新するための更新条件が正規に成立する電気角まで継続して制御するものである。

具体的に、制御フローの図１９のＳ４０１では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号としての初期駆動信号を、電気角の零点θ０に対応する電圧に制御し、続くＳ４０２において、現在の電気角を基準角θｂにセットする。その結果、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが零点θ０に対して１８０度よりも小さい場合には、電気角の零点θ０への変化によって指針２０が零位置へと回転駆動され、当該零点θ０が基準角θｂと一致することになる。一方、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが零点θ０に対して１８０度よりも大きい場合には、零点θ０から３６０度ずつ位相ずれした電気角のうちいずれかに対応する位置まで指針２０が回転駆動され、当該いずれかの電気角が基準角θｂと一致することになる。

次にＳ４０３では、同期サブ処理を実施する。この同期サブ処理では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号としての同期駆動信号を、帰零方向Ｘへの指針２０の回転駆動によって電気角とマグネットロータＭｒの磁極とを同期させるように制御する。さらに同期サブ処理では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号としてのリターン駆動信号を、反帰零方向Ｙへの指針２０の回転駆動によって電気角を基準角θｂに戻すように制御する。

続いてＳ４０４では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号としての振り上げ駆動信号について、反帰零方向Ｙへの回転駆動により指針２０を振り上げるように制御する。このとき、指針２０の振り上げ量Ｒ（図２２〜２４参照）としては、電気角換算で１８０度未満とすることが好ましく、本実施形態では９０度に設定されている。

また続いて図２０のＳ４０５では、指針２０の振り上げ量Ｒに対応する電気角としての９０度を基準角θｂに加算した角度を、制御電気角θｃとしてメモリ４５２に記憶した後、Ｓ４０６へ移行する。Ｓ４０６では、制御タイマＴｃを零値にリセットし、その計時を開始してからＳ４０７へと移行して、最新の制御電気角θｃに対応する信号電圧の上限値を出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。

さらに続いてＳ４０８では、制御タイマＴｃが設定時間Ｔｃｓ以上となったか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ４０７へと戻って当該Ｓ４０７及び後続のＳ４０８を再度実行する。故に、制御タイマＴｃが設定時間Ｔｃｓ以上となるまでは、制御電気角θｃが保持されて安定することになる。

一方、Ｓ４０８において肯定判定がなされた場合には、Ｓ４０９へ移行する。Ｓ４０９では、メモリ４５２に記憶の制御電気角θｃを、現在値から１５０度を減算することによって更新し、続くＳ４１０において、最新の制御電気角θｃに対応する信号電圧の上限値を出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する。これにより、ステップモータＭの意図しない脱調を防止可能とする１８０度未満の位相幅Δθｃ、本実施形態では１５０度の位相幅Δθｃ（図２２〜２４参照）にて、制御電気角θｃがステップ状に変化する。このとき、ステップモータＭの脱調臨界角θｔｈ（図２２〜２４参照）が今回の位相幅Δθｃ内に存在している場合には、制御電気角θｃが当該位相幅Δθｃでの変化によって脱調臨界角θｔｈを跨ぐことになるので、ステップモータＭの強制脱調が生じる。この強制脱調により指針２０は、変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置へ向かって、回転しようとする。故に、変化後の制御電気角θｃから３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置が零位置よりも反帰零方向Ｙに存在する場合の指針２０については、当該零位置よりも跳ね上がるように反帰零方向Ｙへ回転することとなる。

この後のＳ４１１では、現在の制御電気角θｃについて、基準角θｂから帰零方向Ｘの対応側へ３６０度位相ずれした検出点θｄと一致したか否かを、判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ４０６へと戻って当該Ｓ４０６及び後続のＳ４０７〜Ｓ４１１を再度実行することにより、制御電気角θｃの保持並びにステップ状変化を繰り返す一方、肯定判定がなされた場合には、Ｓ４１２へ移行する。

Ｓ４１２では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち、基準角θｂから３６０度位相ずれした検出点θｄと一致する現在の制御電気角θｃにて帰零駆動信号の電圧が零となる検出対象巻線（ここでは界磁巻線３３）の誘起電圧を検出し、その検出結果が設定電圧以下となる更新条件の成立を判定する。その結果、肯定判定がなされた場合には、指針２０が零位置に復帰したものとしてＳ４１３へ移行することで、現在の制御電気角θｃにより零点θ０を更新し、その更新結果をメモリ４５２に記憶する。

一方、Ｓ４１２において否定判定がなされた場合には、指針２０は零位置に復帰しておらず、検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧を上回る回転状態にあるとして、上記Ｓ４０６，Ｓ４０７，Ｓ４０８と同一内容となる図２１のＳ４１４，Ｓ４１５，Ｓ４１６を実行する。また続くＳ４１７では、メモリ４５２に記憶の制御電気角θｃを、現在値から９０度を減算することによって更新し、続くＳ４１８において、更新された制御電気角θｃに対応する信号電圧の上限値を出力するように、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を制御する
以上の後のＳ４１９では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち、いずかの検出点θｄとなっている現在の制御電気角θｃにて帰零駆動信号の電圧が零となる検出対象巻線の誘起電圧を検出し、その検出結果が設定電圧以下となる更新条件の成立を判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ４１４へと戻って当該Ｓ４１４及び後続のＳ４１５〜Ｓ４１９を再度実行することにより、制御電気角θｃの保持並びにステップ状変化を繰り返す。一方、肯定判定がなされた場合には、指針２０が零位置に復帰したものとしてＳ４２０へと移行し、零点θ０を現在の制御電気角θｃにより更新且つその更新結果をメモリ４５２に記憶する。

尚、図２０のＳ４１３，図２１のＳ４２０によって零点θ０の更新並びに記憶がなされた後のＳ４２１においては、補正サブ処理を実施する。この補正サブ処理は、ストッパ機構Ｓによって零位置に停止された指針２０の回転位置と、車速表示部１１に表示される零値との間にずれが存在している場合において、メモリ４５２に記憶の特性データに基づき当該ずれを補正するために、実施される。そして、補正サブ処理の終了時には、電気角が最新の零点θ０に制御されるようになっており、以上にて本制御フローが終了することとなる。

以下、制御ユニット４５０が実施する帰零処理によって実現される作動例を、図２２〜２４を参照しつつ説明する。尚、図２２〜２４において、一点鎖線グラフは、電気角の時間変化を表したものであり、実線グラフは、指針２０の回転位置の時間変化をそれに対応する電気角の時間変化にて表したものである。

（作動例I）
図２２は、ストッパ機構Ｓにより指針２０が停止作用を受ける零位置と、ステップモータＭにおいてマグネットロータＭｒ及びヨーク３１の磁極の着磁位置に応じて決まる電気角の零点θ０とが対応している場合であって、給電前指針ずれがない場合を示している。この場合において制御ユニット５０が始動すると、零点θ０と一致する基準角θｂまで電気角が変化して、指針２０が零位置まで回転駆動される（ｔ０）。続いて、同期サブ処理が実施された（ｔ０〜ｔ１）後、指針２０が零位置よりも反帰零方向Ｙへ振り上げ量Ｒにて振り上げられる（ｔ１〜ｔ２）。

この指針２０の振り上げから設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから振り上げ量Ｒ（９０度）位相のずれた状態にて制御電気角θｃが保持され、指針２０が当該電気角θｃに対応する位置に留められる（ｔ２〜ｔ３）。そして、指針２０の振り上げから設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃが帰零方向Ｘの対応側へ、１５０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ３）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内に存在していないが、指針２０の零位置に対応する零点θ０は今回の位相幅Δθｃ内に存在しているので、ステップモータＭの強制脱調が生じないようにして、指針２０がストッパ機構Ｓによって当該零位置に停止する。

このような一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから６０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持され、指針２０がストッパ機構Ｓの停止作用を継続して受ける状態となる（ｔ３〜ｔ４）。このとき本実施形態の指針２０は、弾性変形して捩じられながら、図２２の如く零位置から帰零方向Ｘへ僅かにずれるようになっている。

そして、一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１５０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ４）。このとき、零点θ０と一致する基準角θｂに対して位相が帰零方向Ｘの対応側へ１８０度ずれている脱調臨界角θｔｈは、今回の位相幅Δθｃ内に存在することになる。また、このとき変化後の制御電気角θｃは、零点θ０と一致する基準角θｂに対して位相が帰零方向Ｘの対応側へ２１０度ずれたものとなるので、当該変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する指針２０の位置は、零位置よりも反帰零方向Ｙに存在することとなる。これらのことから、ステップ状変化によってステップモータＭの強制脱調が生じ、電気角換算で１５０＋α度の位相幅に対応する跳ね上がり量Ｊ３にて、指針２０が零位置よりも反帰零方向Ｙへ回転する。

このような二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから２１０度位相のずれた状態にて、変化後の制御電気角θｃが保持される（ｔ４〜ｔ５）。これにより指針２０は、変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置、即ち零位置に対応の零点θ０から反帰零方向Ｙの対応側へ１５０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置に、留められることとなる。

そして、二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１５０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ５）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内には存在していないので、ステップモータＭの強制脱調は生じない。したがって、変化前に零点θ０から１５０度位相のずれた電気角との対応位置に留められていた指針２０は、ストッパ機構Ｓの停止作用を受ける零位置まで回転駆動されることとなる。

このような三段目のステップ状変化によって制御電気角θｃは、零点θ０と一致する基準角θｂから帰零方向Ｘの対応側へ３６０度位相ずれした検出点θｄとなる。このとき、指針２０はストッパ機構Ｓによって停止しているので、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となって更新条件が成立し、当該成立時の制御電気角θｃが最新の零点θ０として更新される。そして、この更新後には、補正サブ処理（ｔ５〜ｔ６）が実施されるので、最新の零点θ０と正確に対応する零位置に指針２０が復帰し得るのである。尚、零点θ０の更新については、上述の如く補正サブ処理の前に実施する以外にも、例えば、補正サブ処理の終了時（ｔ６）に実施するようにしてもよい。

ここまで説明したように第四実施形態においても、ストッパ機構Ｓの零位置と電気角の零点θ０とが対応している状況下、制御電気角θｃをステップ状に変化させたときにのみ、ステップモータＭの強制脱調を生じることを可能にしている。故に、指針２０の反帰零方向Ｙへの跳ね上がり量Ｊ３をステップ状変化の位相幅Δθｃに応じた分、確実に抑えて見栄えを向上させることができるのである。

（作動例II）
図２３は、温度特性や製造公差等に起因して指針２０の零位置が、零点θ０から反帰零方向Ｙの対応側へ４５度位相ずれした電気角θ４５と対応している場合、即ち零位置と零点θ０とが対応していない場合であって、給電前指針ずれがない場合を示している。この場合において制御ユニット５０が始動すると、零点θ０と一致する基準角θｂまで電気角が変化し、ストッパ機構Ｓによって指針２０が零位置にて停止する（ｔ０）。続いて、同期サブ処理が実施された（ｔ０〜ｔ１）後、指針２０が零位置よりも反帰零方向Ｙへ振り上げ量Ｒにて振り上げられる（ｔ１〜ｔ２）。

この指針２０の振り上げから設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから９０度の振り上げ量Ｒ分位相のずれた状態にて制御電気角θｃが保持され、指針２０が当該電気角θｃに対応する位置に留められる（ｔ２〜ｔ３）。そして、指針２０の振り上げから設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃが帰零方向Ｘの対応側へ、１５０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ３）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内に存在していないが、指針２０の零位置に対応する電気角θ４５は今回の位相幅Δθｃ内に存在しているので、ステップモータＭの強制脱調は生じず、ストッパ機構Ｓによって指針２０が当該零位置に停止する。

このような一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから６０度位相のずれた状態にて変化後の制御電気角θｃが保持され、指針２０がストッパ機構Ｓの停止作用を継続して受ける状態となる（ｔ３〜ｔ４）。このとき本実施形態の指針２０は、弾性変形して上記作動例Iの場合よりも大き捩じられながら、図２３の如く零位置から帰零方向Ｘへ僅かにずれるようになっている。

そして、一段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１５０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ４）。このとき、零点θ０と一致する基準角θｂに対して帰零方向Ｘの対応側へ位相が１３５度ずれている脱調臨界角θｔｈは、今回の位相幅Δθｃ内に存在することになる。また、このとき変化後の制御電気角θｃは、零点θ０に対して位相が帰零方向Ｘの対応側へ２１０度ずれたものとなるので、当該変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する指針２０の位置は、零位置よりも反帰零方向Ｙに存在することとなる。これらのことから、ステップ状変化によってステップモータＭの強制脱調が生じ、電気角換算で１０５＋α度の位相幅に対応する跳ね上がり量Ｊ４にて、指針２０が零位置よりも反帰零方向Ｙへ回転する。

このような二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過するまでは、零点θ０と一致する基準角θｂから２１０度位相のずれた状態にて、変化後の制御電気角θｃが保持される（ｔ４〜ｔ５）。これにより指針２０は、変化後の制御電気角θｃに対して３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置、即ち零位置に対応の電気角θ４５から反帰零方向Ｙの対応側へ１０５度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置に、留められることとなる。

そして、二段目のステップ状変化から設定時間Ｔｃｓが経過すると、制御電気角θｃがさらに帰零方向Ｘの対応側へ、１５０度の位相幅Δθｃにてステップ状に変化する（ｔ５）。このとき、脱調臨界角θｔｈは今回の位相幅Δθｃ内に存在していないので、ステップモータＭの強制脱調は生じない。したがって、変化前に電気角θ４５から１０５度位相のずれた電気角との対応位置にあった指針２０は、零位置へ向けて回転駆動されてストッパ機構Ｓにより停止させられることとなる。

このような三段目のステップ状変化によって制御電気角θｃは、零点θ０と一致する基準角θｂから帰零方向Ｘの対応側へ３６０度位相ずれした検出点θｄとなる。このとき、指針２０はストッパ機構Ｓによって停止しているので、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となって更新条件が成立し、当該成立時の制御電気角θｃが最新の零点θ０として更新されるのである。尚、この更新後には、補正サブ処理（ｔ５〜ｔ６）が実施され、最新の零点θ０と正確に対応する零位置に指針２０が復帰し得るのである。

ここまで説明したように第四実施形態においても、ストッパ機構Ｓの零位置と電気角の零点θ０とが対応していない状況にも拘らず、制御電気角θｃをステップ状に変化させたときにのみ、ステップモータＭの強制脱調を生じさせることを可能にしている。故に、指針２０の反帰零方向Ｙへの跳ね上がり量Ｊ４を、ステップ状変化の位相幅Δθｃと電気角θ４５とに応じて十分に且つ確実に抑えて、見栄えを向上させることができるのである。

（作動例III）
図２４は、指針２０の零位置と電気角の零点θ０とが対応している場合であって、零点θ０よりも反帰零方向Ｙの対応側へ６３０度の位相ずれが給電前指針ずれによって生じている場合を示している。この場合において制御ユニット５０が始動すると、零点θ０から７２０度位相ずれした基準角θｂまで電気角が変化して、零位置よりも反帰零方向Ｙにて当該基準角θｂと対応する位置まで指針２０が回転駆動される（ｔ０）。続いて、同期サブ処理が実施された（ｔ０〜ｔ１）後、指針２０が基準角θｂの対応位置よりも反帰零方向Ｙへ振り上げ量Ｒだけ振り上げられて、電気角が零点θ０から（７２０＋Ｒ）度、即ち８１０度位相のずれた状態となる（ｔ１〜ｔ２）。

故に、この後においては、制御電気角θｃについて保持並びに１５０度の位相幅Δθｃでのステップ状変化を三段階実施した後、さらに制御電気角θｃについて保持並びに９０度の位相幅でのステップ状変化を四段階実施するまで（ｔ７）は、各段階での位相幅Δθｃ内に脱調臨界角θｔｈが入ることはない。故に指針２０は、ステップモータＭの強制脱調を生じさせることなく帰零方向Ｘへ回転駆動され、ストッパ機構Ｓの停止作用を受ける零位置まで到達することになる。この零位置への到達時の電気角となる検出点θｄでは、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となって更新条件が成立するので、当該成立時の制御電気角θｃが最新の零点θ０として更新される。尚、この更新後には、補正サブ処理（ｔ５〜ｔ６）が実施されるので、最新の零点θ０と正確に対応する零位置に指針２０が復帰し得るのである。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的には、第一〜第四実施形態において「ストッパ手段」としては、指針２０を間接的に係止して停止させるストッパ機構Ｓ以外にも、指針２０を直接的に係止して停止させる構成のものを採用してもよい。また、第一〜第四実施形態においてＡ，Ｂ各相の駆動信号としては、電気角に応じて交番する信号であれば、電圧が余弦関数状又は正弦関数状に変化する信号以外、例えば台形波状や三角波状等に変化する信号を採用してもよい。さらに第一〜第四実施形態において、指針２０によって指示する車両状態値については、車両の各種状態に関する値であれば、例えば燃料残量や冷却水温度、エンジン回転数等であってもよい。

第一〜第四実施形態において、ステップモータＭを強制脱調させるために帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させる位相幅Δθｃについては、ステップモータＭの意図しない脱調を防止可能な１８０度未満であれば、適宜設定してもよい。また、第四実施形態の制御フローにおいては、同期サブ処理を実施するＳ４０３、指針２０を振り上げるＳ４０４、並びに補正サブ処理を実施するＳ４２１のうちいずれかについては、実行しないようにしてもよい。さらに、第四実施形態において帰零駆動信号の電圧については、第二実施形態に準じてステップ状変化の前後に上限値よりも小さくしてもよいし、第三実施形態に準じてステップ状変化後に上限値よりも小さくしてもよいし、さらに後者の場合、第三実施形態に準じて上限値を小さくしてから漸次増大させてもよい。またさらに、第一及び第四実施形態において帰零駆動信号の電圧については、ステップ状変化前にのみ上限値よりも小さくしてもよい。

本発明の第一実施形態による車両用指示計器を示す正面図である。 図１のII−II線断面図である。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の電気回路構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の要部を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の要部を示す平面図である。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の駆動信号について説明するための特性図である。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の作動例Iについて説明するための特性図である。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の作動例IIについて説明するための特性図である。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の作動例IIIについて説明するための特性図である。 本発明の第二実施形態による車両用指示計器の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態による車両用指示計器の作動例Iについて説明するための特性図である。 本発明の第二実施形態による車両用指示計器の作動例IIについて説明するための特性図である。 本発明の第三実施形態による車両用指示計器の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第三実施形態による車両用指示計器の作動例Iについて説明するための特性図である。 本発明の第三実施形態による車両用指示計器の作動例IIについて説明するための特性図である。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の電気回路構成を示すブロック図である。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の駆動信号について説明するための特性図である。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の作動例Iについて説明するための特性図である。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の作動例IIについて説明するための特性図である。 本発明の第四実施形態による車両用指示計器の作動例IIIについて説明するための特性図である。

符号の説明

１ 車両用指示計器、１０ 計器板、１１ 車速表示部、２０ 指針、３０ 回動内機、３１ ヨーク、３２，３３ 界磁巻線、３８ 当接部材、３９ ストッパ部材、４０ 基板、５０，４５０ 制御ユニット（制御手段）、５２，４５２ メモリ、４５４ スイッチング部、Ｂ バッテリ電源、Ｇ 減速歯車列、Ｍ ステップモータ、Ｍｒ マグネットロータ、Ｍｓ ステータ、Ｓ ストッパ機構（ストッパ手段）

Claims (8)

1. 零値を基準として設定される車両状態値を回転位置に応じて指示し、前記零値を指示する零位置に帰零方向への回転により復帰する指針と、
   界磁巻線を有し、電気角に応じた交流の駆動信号が前記界磁巻線へ印加されることにより前記指針を回転駆動するステップモータと、
   前記帰零方向へ回転する前記指針を前記零位置において停止させるためのストッパ手段と、
   前記界磁巻線へ印加する前記駆動信号を制御する制御手段であって、前記帰零方向へ前記指針を回転駆動するための前記駆動信号である帰零駆動信号について電気角をステップ状に変化させることにより、前記指針を前記ストッパ手段により停止させて前記ステップモータを強制脱調させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用指示計器。
2. 前記制御手段は、前記帰零駆動信号の電気角を保持した後、当該帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させ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. 前記制御手段は、ステップ状に変化させた後の電気角に対応する信号成分の大きさが上限値よりも小さくなるように、前記帰零駆動信号を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用表示計器。
4. 前記制御手段は、ステップ状に変化させた後の電気角に対応する信号成分の大きさが上限値よりも小さくなるように、前記帰零駆動信号を制御した後、当該信号成分の大きさが漸次増大するように、前記帰零駆動信号を継続して制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用表示計器。
5. 前記制御手段は、ステップ状に変化させる前の電気角に対応する信号成分の大きさが上限値よりも小さくなるように、前記帰零駆動信号を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用指示計器。
6. 前記制御手段は、前記帰零駆動信号の電気角を１８０度未満の位相幅にてステップ状に変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用指示計器。
7. 前記制御手段は、前記帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させる帰零処理を、繰り返して実施することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用指示計器。
8. 前記界磁巻線に発生する誘起電圧を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果が設定電圧以下となる更新条件が成立した場合に、前記零位置に対応する電気角の零点を更新する更新手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記指針を前記ストッパ手段により停止させて前記ステップモータを強制脱調させるように、前記帰零駆動信号の電気角をステップ状に変化させた後、前記更新条件が正規に成立する電気角まで前記帰零駆動信号を継続して制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用指示計器。

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