JP5951347B2 - 指針移動ユニットおよびそれを有する指針計器装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両、船舶等の移動体に搭載される指針計器装置で用いられる指針移動ユニット、及び、この指針移動ユニットを有する指針計器装置に関するものである。

車両、船舶などの移動体には、各種の計測手段によって計測された情報を移動体の乗員に対して表示する指針計器装置が搭載されている。この種の指針計器装置として、例えば、移動体としての車両の速度を表示するスピードメータ、エンジンの回転数を表示するタコメータ、燃料の残量を表示するフューエルゲージなどがある。

このような指針計器装置として、例えば、特許文献１に開示された指針式計器（図１５において符号８０１で示す）は、文字板８０５と、文字板８０５の中央の開口部８０５ａの背後に配置された液晶ディスプレイ８０７と、文字板８０５に円弧状に配置された複数の目盛線を含む目盛部８０９を指示する指針８１１とを有している。

図１６に示すように、指針式計器８０１には、指針８１１を目盛部８０９に沿って移動させる指針移動ユニット８１３が設けられている。この指針移動ユニット８１３は、図１７に示すように、円弧状のガイド部８１３ａと、ガイド部８１３ａの一端側に設けられた繰り出し機構部８１３ｂと、ガイド部８１３ａの他端側に設けられた巻き取り機構部８１３ｃとを有している。

繰り出し機構部８１３ｂは、ワイヤケース８１３ｇを有している。ワイヤケース８１３ｇからは線状部材としてのワイヤ８１３ｉが繰り出される。このワイヤ８１３ｉは、適切な引っ張り強度と可撓性を有している。そして、ワイヤ８１３ｉの一端は、ワイヤケース８１３ｇの内部に収容された繰り出し側リール（図示せず）に取り付けられている。また、繰り出し側リールには、ワイヤ８１３ｉの一端側の部分が巻装されている。この繰り出し側リールは、渦巻き状のゼンマイばね（図示せず）によって、ワイヤケース８１３ｇの内部でワイヤ８１３ｉを巻き取る方向に付勢されている。

巻き取り機構部８１３ｃは、巻き取り側リール８１３ｊ、及び、ステッパモータ８１３ｋを有している。巻き取り側リール８１３ｊには、ワイヤ８１３ｉの先端が取り付けられている。また、巻き取り側リール８１３ｊには、ワイヤ８１３ｉの先端側の部分が巻装されている。そして、巻き取り側リール８１３ｊは、ステッパモータ８１３ｋの出力軸に取り付けられている。

上述したように両端が繰り出し機構部８１３ｂと巻き取り機構部８１３ｃとにそれぞれ取り付けられたワイヤ８１３ｉは、それぞれの繰り出し機構部８１３ｂと巻き取り機構部８１３ｃとの間において、ガイド部８１３ａの各ガイドローラ８１３ｆに架け渡されている。また、ワイヤ８１３ｉは、それぞれの繰り出し機構部８１３ｂと巻き取り機構部８１３ｃとの間において、スライダ８１３ｅに取り付けられている。指針８１１は、アタッチメント８１５を介してスライダ８１３ｅに取り付けられている。

この指針式計器８０１において、ワイヤ８１３ｉが繰り出し機構部８１３ｂと巻き取り機構部８１３ｃとの間で移動すると、スライダ８１３ｅと共にアタッチメント８１５及び指針８１１が繰り出し機構部８１３ｂと巻き取り機構部８１３ｃとの間で移動する。この移動により指針８１１は、図１５に示す目盛部８０９の目盛線を指示して、計測量を表示していた。また、指針式計器８０１は、指針８１１の原点に対する相対位置が既知である所定の検出点を当該指針８１１が通過したことを検出する機構８１７、８１５ｃを備えられており、この検出によって指針のゼロ点（原点）調整を行っていた。

特開２０１０−２４３２８６号公報

しかしながら、上述したような指針式計器８０１では、例えば、ワイヤ８１３ｉが断線した場合に指針８１１が不動となってしまうが、このような断線による故障を迅速に検出することができないという問題があった。具体的には、この指針式計器８０１には、指針８１１が所定の検出点を通過したことを検出する機構が備えられているが、このような機構を用いて上記故障を検出するためには、ワイヤ８１３ｉを、少なくとも指針８１１が確実に上記検出点を通過する長さだけ巻き取り又は繰り出す必要があるので、故障の検出に時間を要するという問題があった。また、ワイヤ８１３ｉの断線時に当該ワイヤ８１３ｉを巻き取り又は繰り出すことによって、各リールにワイヤ８１３ｉが絡みついてしまうという別の問題もあった。ワイヤ８１３ｉにおいて巻き取り側リールで巻き取ることができない程度の弛みが発生した場合にも、上述した断線時と同様に、このような弛みによる故障を迅速に検出することができなかった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、指針が取り付けられる線状部材に係る不具合による故障を迅速に検出して通知することができる指針移動ユニット、及びそれを有する指針計器装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、文字板に設けられた指標を計測量に応じて指示するように指針を移動させる指針移動ユニットであって、前記文字板の前記指標の配列方向に沿って配設され、前記指針が取り付けられる柔軟な線状部材と、前記線状部材の一端が取り付けられた一端側リールと、前記線状部材の他端が取り付けられた他端側リールと、前記線状部材の弛みを巻き取るように前記一端側リールに回転力を与える回転力付与部材と、前記線状部材を巻き取る方向又は前記線状部材を繰り出す方向に前記他端側リールを回転させる回転駆動部と、前記計測量に応じて前記他端側リールを回転させるように前記回転駆動部を制御する回転駆動制御手段と、前記一端側リールが回転しているか否かを判定する回転判定手段と、前記回転駆動制御手段によって前記回転駆動部が前記他端側リールを回転させるように制御されている状態において前記回転判定手段によって前記一端側リールが回転していないことが判定されたとき、故障が生じたことを通知する故障通知手段と、を備えており、前記一端側リールにおけるその回転に伴い回転移動する箇所には、所定のマークを含むマーク部が設けられ、前記回転判定手段には、前記マークの移動する軌道の一部分に対向して配置され、前記一部分における前記マークの存在有無に応じた信号を出力するマークセンサ部と、前記マークセンサ部によって出力された信号に基づいて前記一端側リールが回転しているか否かを判定する信号判定手段と、が設けられており、前記マーク部は、回転移動する前記箇所における回転中心寄りに位置する内側マーク部と、該内側マーク部よりも前記回転中心から離れた外側マーク部と、の一対が設けられ、前記マークセンサ部が、一対の前記マーク部それぞれの前記マークの移動する軌道の一部分に対向するように一対が配置されていることを特徴とする指針移動ユニットである。
また、請求項２に記載された発明は、文字板に設けられた指標を計測量に応じて指示するように指針を移動させる指針移動ユニットであって、前記文字板の前記指標の配列方向に沿って配設され、前記指針が取り付けられる柔軟な線状部材と、前記線状部材の一端が取り付けられた一端側リールと、前記線状部材の他端が取り付けられた他端側リールと、前記線状部材の弛みを巻き取るように前記一端側リールに回転力を与える回転力付与部材と、前記線状部材を巻き取る方向又は前記線状部材を繰り出す方向に前記他端側リールを回転させる回転駆動部と、前記計測量に応じて前記他端側リールを回転させるように前記回転駆動部を制御する回転駆動制御手段と、前記一端側リールが回転しているか否かを判定する回転判定手段と、前記回転駆動制御手段によって前記回転駆動部が前記他端側リールを回転させるように制御されている状態において前記回転判定手段によって前記一端側リールが回転していないことが判定されたとき、故障が生じたことを通知する故障通知手段と、を備えており、前記他端側リールが、前記回転駆動部からの回転駆動力を受けるとともに、回転軸と略平行に延びる係止柱が設けられたリール本体と、前記線状部材の前記他端が取り付けられて余長部分が巻き付けられるとともに、前記回転軸回りに複数の係止柱通し孔が設けられ、該複数の係止柱通し孔のうち何れの係止柱通し孔に前記係止柱が通されて前記リール本体に取り付けられるかによって巻き付け量の調節が可能な長さ調節部と、を備えたものであることを特徴とする指針移動ユニットである。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記一端側リールにおけるその回転に伴い回転移動する箇所には、所定のマークを含むマーク部が設けられ、前記回転判定手段には、前記マークの移動する軌道の一部分に対向して配置され、前記一部分における前記マークの存在有無に応じた信号を出力するマークセンサ部と、前記マークセンサ部によって出力された信号に基づいて前記一端側リールが回転しているか否かを判定する信号判定手段と、が設けられていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、上記目的を達成するために、指針と、前記指針によって指示される指標が設けられた文字板と、前記指標を計測量に応じて指示するように前記指針を移動させる指針移動ユニットと、を有する指針計器装置において、前記指針移動ユニットが、請求項１〜３のいずれか一項に記載の指針移動ユニットで構成されていることを特徴とする指針計器装置である。

請求項１に記載された発明によれば、指針が取り付けられた線状部材を巻き取るように又は繰り出すように他端側リールが回転されている状態において一端側リールが回転していないことが判定されたとき、故障が生じたことを通知する。例えば、線状部材に断線や弛みのない正常なときは、他端側リールの回転が線状部材を通じて一端側リールに伝えられ、つまり、他端側リールが回転されると一端側リールが同時に回転される。一方、線状部材に断線や弛みなどの不具合があるときは、他端側リールの回転が一端側リールに伝えられず、つまり、他端側リールが回転されても一端側リールが同時に回転されない。そのため、他端側リールが回転されている状態において一端側リールが回転していないことを判定することで故障を検出することができ、これにより、線状部材に係る不具合による故障を迅速に検出して通知することができる。

また、請求項１、３に記載された発明によれば、一端側リールにおけるその回転に応じて回転移動する箇所には、所定のマークを含むマーク部が設けられ、このマークの移動する軌道の一部分に対向して配置されたマークセンサ部によって出力された前記一部分における前記マークの存在有無に応じた信号に基づいて一端側リールが回転しているか否かを判定するので、一端側リールに設けられたマークの存在をマークセンサ部によって検出して、直接的に一端側リールが回転しているか否かを判定することができ、そのため、精度良く故障を検出することができる。

請求項４に記載された発明によれば、指針移動ユニットが、請求項１〜３のいずれか一項に記載の指針移動ユニットで構成されているので、他端側リールが回転されている状態において一端側リールが回転していないことを判定してすることで故障を検出することができ、これにより、線状部材に係る不具合による故障を迅速に検出して通知することができる。

本発明の一実施の形態に係る指針計器装置（スピードメータ）を示す分解斜視図である。 図１のスピードメータが有する指針移動ユニットを示す斜視図である。 図２の指針移動ユニットの分解図である。 図３に示す収容ケース、それに収容された各部材及びその外側に配置された一対のマークセンサ部を示す分解斜視図である。 図３に示す収容ケース、それに収容された各部材及びその外側に配置された一対のマークセンサ部を示す、図４と異なる角度からの分解斜視図である。 第１リールの底板の正面図である。 図２の指針移動ユニットについて、そのフレームの第１取付部付近を図２における下方から見上げた拡大斜視図である。 図２の指針移動ユニットの第１取付部での断面図である。 図３に示す収容ケース、それに収容された各部材及びその外側に配置された一対のマークセンサ部を組み合わせてなる構造体の断面の斜視図である。 図３に示す第２リールが有する長さ調整部を示す斜視図である。 図１０の長さ調整部の平面図である。 図３に示す第２リールの変形例の構成を示す斜視図である。 図１のスピードメータ及びその周辺部の電気的構成を示す機能ブロック図である。 図１３に示す制御部が備えるＣＰＵにおける本発明に係る処理（指針移動処理）の一例を示すフローチャートである。 従来の指針式計器の正面図である。 図１５の指針式計器の断面図である。 図１５の指針式計器が備える指針駆動ユニットの斜視図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る計器装置としてのスピードメータを、図１〜図１４を参照して説明する。

図１に示すスピードメータ１は、移動体としての自動車のインスツルメントパネル等に取り付けられて、自動車の乗員に対して当該自動車の速度を表示する装置である。

スピードメータ１は、目盛部２１が設けられた文字板２と、目盛部２１を計測量に応じて指示する指針３と、この指針３を移動させる指針移動ユニット１０と、この指針移動ユニット１０を収容する平面視略半円形の箱状に設けられたケース９と、を有している。

文字板２は、外形がケース９の平面視形状と略同一の半円形の板状に形成されており、中央に平面視略半円形に形成された貫通窓２２が設けられている。つまり、文字板２は、平面視略半円形の環状に形成されている。文字板２の前面（乗員室側に向けられる面）には、その内縁における円弧状部分に沿って配列して印刷された指標としての複数の目盛線２１ａ及び数値２１ｂを含む目盛部２１が設けられている。即ち、目盛部２１は、文字板２の前面に円弧状に延在して設けられている。文字板２は、上記ケース９の開口部を塞ぐように該ケース９に取り付けられる。ケース９内における文字板２の貫通窓２２の背後の箇所には、各種情報を表示する図示しない液晶ディスプレイが配置される。

指針３は、長手方向の一端から他端に向かうに従って徐々に細くなる錐状に形成されている。この指針３は、幅広に形成された前記一端が、後述する指針移動ユニット１０のスライダ３０に取り付けられている。文字板２の貫通窓２２には、スライダ３０に取り付けられた指針３が通される。これにより、該指針３が視認されるように文字板２の前面側に位置付けられ、スライダ３０が視認されないように文字板２の背面側に位置づけられる。指針３は、指針移動ユニット１０により目盛部２１の延在方向（即ち、目盛線２１ａの配列方向）に沿って移動される。

指針移動ユニット１０は、図２〜図５に示すように、指針３の前記一端が取り付けられたスライダ３０と、このスライダ３０の突出部３１に巻き付けられることにより、このスライダ３０に連結された柔軟性を有する線状部材としてのワイヤ４と、このワイヤ４の一端４ａ側が巻き付けられた一端側リールとしての第１リール５２と、この第１リール５２を回転自在に収容した保持部材としての収容ケース５と、ワイヤ４の他端４ｂ側が巻き付けられた他端側リールとしての第２リール６と、ワイヤ４の弛みを巻き取るように第１リール５２に回転力を与える回転力付与部材としてのバネ７と、第１リール５２に取り付けられるバネカバー５９と、第１リール５２の回転状態を検知する一対のマークセンサ部６０と、第２リール６を計測量に応じて回転させることにより当該第２リール６にワイヤ４を巻き取り又は第２リール６からワイヤ４を繰り出して、ワイヤ４をその長手方向に沿って移動させる回転駆動部としてのモータ８と、収容ケース５と第２リール６との間に設けられ、ワイヤ４の移動軌跡を規定する複数のガイドプーリ１２と、これらスライダ３０、収容ケース５、第２リール６、モータ８、複数のガイドプーリ１２、が取り付けられたフレーム１１と、指針移動ユニット１０の動作を制御する制御部７０と、を有している。

フレーム１１は、合成樹脂で構成されており、図３に示すように、直線状の帯板形に形成された直線部１１ａと、直線部１１ａの一端（図３左寄りの端）に設けられた、収容ケース５を取り付ける第１取付部１１ｂと、直線部１１ａの他端（図３右寄りの端）に設けられた、第２リール６及びモータ８を取り付ける第２取付部１１ｃと、第１取付部１１ｂに一端が連接されるとともに第２取付部に他端が連接された円弧状のガイドプーリ取付部１１ｄと、を有している。

スライダ３０は、フレーム１１のガイドプーリ取付部１１ｄ上を、第１取付部１１ｂ側の端部から第２取付部１１ｃ側の端部にわたってスライド自在に設けられた部材である。

ワイヤ４は、柔軟性を有する線状部材であって、適切な引っ張り強度と可撓性を有している。ワイヤ４は、綿糸等で形成された断面丸型の紐である。ワイヤ４は、綿、麻、化学繊維、合成樹脂などの絶縁性物質で構成されていることが望ましい。ワイヤ４の形状は、断面丸形の紐状に限らず、断面矩形の紐状や、帯状であってもよい。

収容ケース５は、合成樹脂で構成されており、図４、図５に示すように、平面視円形の箱状に形成されたケース本体５１と、このケース本体５１に嵌め込まれることにより、このケース本体５１に設けられた開口部を塞ぐ蓋５３と、を有している。図７〜図９において、この収容ケース５、それに収容された各部材（第１リール５２、バネ７、バネカバー５９）及びその外側に配置された一対のマークセンサ部６０の位置関係を示す。

ケース本体５１は、平面視円形に形成された板状の底板５４と、この底板５４の外縁から立設した筒状の周壁５５と、この周壁５５の底板５４から離れた縁部に設けられた、該縁部から凹の第１凹部５５ａと、底板５４の中央から周壁５５と同方向に立設した円柱状の中心柱５６と、この中心柱５６の外周面に設けられたバネ７の他端部７ｂを差し込むためのスリット５６ａと、を有している。

ケース本体５１の底板５４には、中心柱５６を間に挟むようにして一対の底板貫通孔５４ａ、５４ｂが設けられている。一対の底板貫通孔５４ａ、５４ｂのうち一方の底板貫通孔５４ａは、中心柱５６寄りに配置され、他方の底板貫通孔５４ｂは周壁５５寄りに配置されている。

蓋５３は、平面視が円形の板状に設けられている。この蓋５３のケース本体５１と当接する縁部には、該縁部から凹の第２凹部５３ａが設けられている。この第２凹部５３ａは、蓋５３がケース本体５１に嵌め込まれることにより、上記第１凹部５５ａと重なり、収容ケース５の内部と外部とに亘って連通したワイヤ通し孔１３（図３を参照。）を構成する。このワイヤ通し孔１３には、ワイヤ４が移動自在に通される。

第１リール５２は、合成樹脂で構成されており、上記ケース本体５１の底板５４に重ねられた底板５７と、この底板５７の中央に設けられた、上記中心柱５６が通される円形の中心柱通し孔５７ａと、底板５７の外縁から立設した筒状の周壁５８と、この周壁５８に設けられたバネ７の一端部７ａを差し込むためのスリット５８ａと、周壁５８に設けられたワイヤ４が通される貫通孔５８ｂと、を有している。

第１リール５２の底板５７における上記ケース本体５１の底板５４側の面（以下、「外面５７ｂ」という）には、図６に示すように、半径方向に帯状に延在する黒色マークＢと白色マークＷとが周方向全周に亘って交互に並べて配置された内側マーク部５７ｃと外側マーク部５７ｄとが設けられている。内側マーク部５７ｃは、外面５７ｂにおける中心寄りに配置されており、外側マーク部５７ｄは、外面５７ｂにおける外縁寄りに配置されている。

内側マーク部５７ｃは、その一部分がケース本体５１の底板５４の一方の底板貫通孔５４ａに対向して配置されており、第１リール５２の回転に伴って、内側マーク部５７ｃの黒色マークＢと白色マークＷとが交互に底板貫通孔５４ａを通過する。また、外側マーク部５７ｄは、その一部分がケース本体５１の底板５４の他方の底板貫通孔５４ｂに対向して配置されており、第１リール５２の回転に伴って、外側マーク部５７ｄの黒色マークＢと白色マークＷとが交互に底板貫通孔５４ｂを通過する。即ち、底板貫通孔５４ａ、５４ｂは、各マーク部５７ｃ、５７ｄの黒色マークＢ及び白色マークＷ（いずれか一方が請求項中のマークに相当する。）の移動する軌道の一部分に対向して配置されている。

また、上述したワイヤ４は、一端４ａ側の部分がワイヤ通し孔１３を通されて収容ケース５内に位置付けられ、第１リール５２の周壁５８に巻き付けられている。このワイヤ４の巻き付け量は、指針３が目盛部２１の数値２１ｂの「０」を指示する位置に位置付けられた状態において、指針３の移動量以上の長さとする。また、一端４ａは、貫通孔５８ｂを通されて第１リール５２の内側に引き込まれ、この一端４ａに結び目が設けられることにより貫通孔５８ｂから抜け出ることなく、第１リール５２に取り付けられている。

そして、上記第１リール５２が、図４の紙面方向において、中心柱５６を中心として時計回りに回転することにより、ワイヤ４が収容ケース５内に引き込まれて第１リール５２に巻き取られる。これと逆に、ワイヤ４を収容ケース５外に引き出すことにより、第１リール５２が中心柱５６を中心として反時計回りに回転する。

バネ７は、ステンレス等の金属部材により構成され帯状に形成されている。また、このバネ７は、長手方向の他端部７ｂを中心として反時計回り方向に渦巻き状に巻かれた状態で、上記第１リール５２の周壁５８の内側に収容されている。そして、このように渦巻状に巻かれた当該バネ７の径方向外側に位置付けられた、長手方向の一端部７ａが、上記スリット５８ａから周壁５８の外側に引き出されて、周壁５８の外表面に取り付けられているとともに、前記他端部７ｂが、第１リール５２の中心柱通し孔５７ａを通された上記中心柱５６のスリット５６ａに差し込まれて、この中心柱５６に取り付けられている。そして、合成樹脂で略円板状に形成されたバネカバー５９が、第１リール５２に取り付けられることで、バネ７は、第１リール５２及びバネカバー５９によって形成された空間内に収容される。

上述したように第１リール５２及び収容ケース５に取り付けられたバネ７は、ワイヤ４が収容ケース５から引き出される方向に第１リール５２が回転すると、即ち第１リール５２が上述した反時計回りに回転すると、上記一端部７ａがこの第１リール５２とともに反時計回りに移動するので、巻き数が増えるとともに撓み量が大きくなって、元の形状に戻ろうとする力即ち弾性復元力を生じる。そして、この弾性復元力により、バネ７は、第１リール５２を、ワイヤ４を巻き取る方向、即ち時計回り、に回転するように付勢する。つまり、バネ７は、ワイヤ４の弛みを巻き取るように、第１リール５２に回転力を与えている。

一対のマークセンサ部６０は、対象物に向けて光を発する発光素子６０ａ、発光素子６０ａが発光した光のうち上記対象物で反射された光成分を受光して、受光した光量に応じた信号を出力する受光素子６０ｂを有する反射型フォトセンサで構成されている（図１３を参照）。一対のマークセンサ部６０は、図９に示すように、それぞれケース本体５１の底板５４に設けられた一対の底板貫通孔５４ａ、５４ｂを通じて、内側マーク部５７ｃの一部分、外側マーク部５７ｄの一部分と対向して配置されている。説明の便宜上、図９では、ケース本体５１の底板５４を透視した状態で記載している。

一対のマークセンサ部６０は、それぞれの発光素子６０ａが内側マーク部５７ｃ及び外側マーク部５７ｄに向けて光を発し、そして、それぞれの受光素子６０ｂが内側マーク部５７ｃ及び外側マーク部５７ｄで反射された光を受光する。そして、各マーク部５７ｃ、５７ｄにおいて黒色マークＢと白色マークＷとで反射された光の強さが異なるので、各マーク部５７ｃ、５７ｄにおける一対の底板貫通孔５４ａ、５４ｂに存在している部分（つまり、黒色マークＢ又は白色マークＷ）に応じた信号が受光素子６０ｂから出力される。一対のマークセンサ部６０は、フレーム１１に固定された中継基板７５によって支持されているとともに、この中継基板７５を介して後述する制御部７０に接続されている。

第２リール６は、合成樹脂で構成されており、図３に示すように、リール本体６１と、長さ調節部６２と、を有している。

リール本体６１は、平面視が環状に設けられた板状の底板６３と、この底板６３の外縁から立設した筒状の周壁６４と、この周壁６４の底板６３から離れた縁部が切り欠かれて設けられた、ワイヤ４が通される切り欠き６４ａと、底板６３の内縁から周壁６４と同方向に立設した、モータ８の出力軸８１が取り付けられる筒状の出力軸取付部６５と、底板６３から出力軸取付部６５と同方向に立設した円柱状の一対の係止柱６６と、を有している。また、モータ８の出力軸８１は、出力軸取付部６５の内側に圧入されて、この出力軸取付部６５に取り付けられる。

長さ調節部６２は、図１０、図１１などに示すように、平面視が環状に設けられた板状の底板６７と、この底板６７の外縁から立設した筒状の周壁６８と、この周壁６８に設けられたワイヤ４が通される貫通孔６８ａと、底板６７の内縁から周壁６８と同方向に立設した、上記出力軸取付部６５が通される筒状の出力軸取付部通し部６９と、底板６７に、前記出力軸取付部通し部６９を囲むように設けられた６個の係止柱通し孔６７ａと、を有している。

また、長さ調節部６２は、上記リール本体６１の周壁６４と出力軸取付部６５との間に収容されるとともに、出力軸取付部通し部６９の内側に出力軸取付部６５が通され、係止柱通し孔６７ａに上記係止柱６６が通されて、リール本体６１に取り付けられる。

また、上述したワイヤ４は、他端４ｂ側の部分が切り欠き６４ａを通されてリール本体６１の周壁６４の内側に位置付けられ、長さ調節部６２の周壁６８に巻き付けられている。このワイヤ４の巻き付け量は、上述した第１リール５２とリール本体６１との間に張り巡らされるワイヤ４に弛みが生じない長さ、即ち、ワイヤ４の余長分である。換言すると、このワイヤ４の巻き付け量は、第１リール５２に対してバネ７による上記回転力が付与されてワイヤ４に張力が加わる（ワイヤ４がピンと張った状態となる）程度の長さである。また、他端４ｂは、貫通孔６８ａを通されて長さ調節部６２の内側に引き込まれ、この他端４ｂに結び目が設けられることにより貫通孔６８ａから抜け出ることなく、長さ調節部６２に取り付けられている。

また、上記６個の係止柱通し孔６７ａは、上記出力軸取付部通し部６９を互いの間に位置付けて互いに相対した、６個の係止柱通し孔６７ａのうち２個の係止柱通し孔６７ａに、上記係止柱６６が通される。これら係止柱６６が通される２個の係止柱通し孔６７ａは、ワイヤ４の上述した余長に応じて選択される。

このように、本発明では、ワイヤ４の余長部分を巻き付ける長さ調節部６２と、一対の係止柱６６と、を有しているので、文字板２のサイズが異なるスピードメータ１間で、共通のワイヤ４を用いることができ、量産効果によりコストの低減を図ることができる。

モータ８は、例えば、周知のステッピングモータなどで構成されており、入力された制御信号に応じて回動される出力軸８１を有している。図３に示すように、モータ８は、第２取付部１１ｃにねじ固定されて取り付けられるとともに、その出力軸８１が、第２取付部１１ｃに設けられた出力軸通し孔８２に通される。そして、この出力軸８１が上述したように出力軸取付部６５に固定して取り付けられることにより、上述した第２リール６を第２取付部１１ｃに取り付ける。また、第２リール６の回転中心軸と、第１リール５２の回転中心軸とは互いに平行に設けられている。モータ８は、後述の制御部７０に接続されている。

上述したモータ８と接続された上記第２リール６は、出力軸８１が、図３の紙面方向において、反時計回りに回転することにより、ワイヤ４を周壁６４に巻き付ける格好で該ワイヤ４を巻き取る。このことにより、スライダ３０が第２リール６側に移動されるとともに、収容ケース５からワイヤ４が引き出される。これと逆に、出力軸８１が、時計回りに回転することにより、周壁６４に巻き付けられたワイヤ４が第２リール６から第１リール５２側に送り出される。

複数のガイドプーリ１２は、互いに間隔をあけて、上記ガイドプーリ取付部１１ｄに回転自在に取り付けられている。これらガイドプーリ１２は、外周面上にワイヤ４を位置付けて、このワイヤ４の移動に応じて回転することにより、少ない摩擦抵抗でワイヤ４を目盛部２１の延在方向に沿って移動させる。

制御部７０は、例えば、組込機器用途のマイクロコンピュータなどで構成されており、それぞれ図示しない中央演算装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を記憶するＲＯＭと、作業領域などとして利用されるＲＡＭと、外部インタフェース部と、を内蔵している。

図１３は、スピードメータ１（モータ８、一対のマークセンサ部６０、制御部７０）及びその周辺部の電気的構成を示す機能ブロック図である。

制御部７０において、モータ８、一対のマークセンサ部６０、及び、車両速度を計測するための速度センサＳ、が外部インタフェース部を介してＣＰＵに接続されている。図１３においては、一方のマークセンサ部６０のみ記載しているが、他方のマークセンサ部６０についても制御部７０に同様に接続されている。また、制御部７０において、図示しない車両に搭載された電子制御ユニットＥが、外部インタフェース部を介してＣＰＵに接続されており、制御部７０と電子制御ユニットＥとの間で、例えば、制御部７０において検出した速度情報や、スピードメータ１の故障を示す情報（故障情報）などが送受信される。

また、制御部７０には、イグニッションスイッチＩＧＮが、外部インタフェース部を介して接続されており、ＣＰＵにおいてイグニッションスイッチＩＧＮのオンオフ状態を検出可能になっている。制御部７０は、図示しない車両のバッテリＢに接続された電源７６からの安定化電源が常時供給されている。制御部７０は、イグニッションスイッチＩＧＮがオン状態のときにだけ、モータ８及び一対のマークセンサ部６０に動作用の電源を供給するように構成されている。

次に、上述した構成のスピードメータ１の本発明に係る動作（指針移動処理）を、図１４のフローチャートを参照して説明する。

車両のイグニッションスイッチＩＧＮがオンされると、このイグニッションスイッチのオンに応じて、スピードメータ１の制御部７０は所定の初期化処理を行うとともに、モータ８及び一対のマークセンサ部６０に電源が供給される。そして、制御部７０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という）は、所定のタイミング（例えば、１秒毎）で、図１４に示す指針移動処理のステップＳ１１０に処理を進める。

ステップＳ１１０では、車両の速度を計測する。具体的には、ＣＰＵは、速度センサＳから単位走行距離を走行する毎に出力された走行パルス信号のパルス間隔時間を測定し、このパルス間隔時間と単位走行距離とに基づいて現在の速度を計測する。そして、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、速度の計測量に応じてモータ８を回転させる。具体的には、ＣＰＵは、ステップＳ１１０で計測した速度の計測量に応じた駆動制御信号を生成して、モータ８に送信する。これによりモータ８は、速度の計測量に応じて出力軸８１を回転させ、これに伴って第２リール６が回転される。第２リール６が回転されると、ワイヤ４が巻き取られ、又は、繰り出される。そして、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、第１リール５２の回転状態を検出する。具体的には、ＣＰＵは、一対のマークセンサ部６０が備える発光素子６０ａを駆動して底板貫通孔５４ａ、５４ｂを通じて内側マーク部５７ｃ、外側マーク部５７ｄに対して光を発する。これと同時に、ＣＰＵは、一対のマークセンサ部６０が備える受光素子６０ｂから出力された信号の変化状態を監視する。そして、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１４０では、第１リール５２が回転しているか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵは、ステップＳ１３０において監視している一対のマークセンサ部６０が備える受光素子６０ｂから出力された信号が、第１リールの回転を示す変化をしているか（即ち、受光光量が小さいこと（黒色マークＢによる光の反射）を示す信号と、大きいことを示す信号（白色マークＷによる光の反射）とが交互に表れているかを判定して、第１リール５２の回転を示す変化をしているとき、ワイヤ４の断線や弛みなどが無く正常に動作しているものとして、本フローチャートの処理を終了し（Ｓ１４０でＮ）、第１リール５２の回転を示す変化をしていないとき、第１リール５２が回転しておらず、ワイヤ４の断線や弛みなどの故障を検出したものとして、ステップＳ１５０に進む（Ｓ１４０でＹ）。

ステップＳ１５０では、スピードメータ１の故障を通知する。具体的には、ＣＰＵは、外部インタフェース部を通じて接続された電子制御ユニットＥに対して、スピードメータ１の故障を示す情報を送信する。電子制御ユニットＥは、この情報を受信すると、例えば、運転者などに、スピードメータ１が故障している旨の報知を行う。そして、本フローチャートの処理を終了する。

上述したステップＳ１２０が、請求項中の回転駆動制御手段に相当し、ステップＳ１４０が、請求項中の回転判定手段の一部（即ち、信号判定手段）に相当し、ステップＳ１５０が、請求項中の故障通知手段に相当する。つまり、制御部７０（具体的には、ＣＰＵ）が、回転駆動制御手段及び故障通知手段として機能する。また、制御部７０と一対のマークセンサ部６０とが、回転判定手段として機能する。

次に、本実施形態のスピードメータ１における動作の一例を説明する。

スピードメータ１は、車両の速度を計測するとともに（Ｓ１１０）、この計測した速度の計測量に応じてモータ８の出力軸８１が回転することにより（Ｓ１２０）、第２リール６を回転させ、ワイヤ４をその長手方向に沿って移動させる。

そして、例えば、第２リール６が反時計回りに回転することにより、スライダ３０に取り付けられた指針３が、図１中に示す目盛部２１の「０」を指示する位置側から「１６０」を指示する位置側に向かって移動する。また、第２リール６が時計回りに回転することにより、指針３が目盛部２１の「１６０」を指示する位置側から「０」を指示する位置側に向かって移動する。また、このワイヤ４は、一端４ａが、上述したように、バネ７によって回転力が付与された第１リール５２に取り付けられているので、指針３が目盛部２１の「１６０」を指示する位置側から「０」を指示する位置側に向かって移動する際には、たるみを生じることなく第１リール５２に巻き取られる。

つまり、モータ８によって第２リール６が回転されると、第２リール６の回転がワイヤ４を通じて第１リール５２に伝達されて、第１リール５２が回転する。これにより、モータ８が第２リール６を回転させるように制御されている状態において第１リール５２が回転していると判定され（Ｓ１３０、Ｓ１４０でＮ）、ワイヤ４に断線などの故障が無く正常に動作していることが検出されて、スピードメータ１における速度表示動作が継続される。

また、ワイヤ４に断線が発生した場合、第２リール６の回転がワイヤ４を通じて第１リール５２に伝達されないので、第１リール５２が回転しない。これにより、モータ８が第２リール６を回転させるように制御されている状態において第１リール５２が回転していないと判定され（Ｓ１３０、Ｓ１４０でＹ）、故障が検出されて電子制御ユニットＥに通知され、この電子制御ユニットＥを通じてスピードメータ１の故障が運転者に報知される（Ｓ１５０）。ワイヤ４に弛みが発生した場合も同様に故障が検出される。

上述したスピードメータ１は、指針３と、指針３によって指示される目盛線２１ａ及び数値２１ｂを含む目盛部２１が設けられた文字板２と、目盛部２１を計測量に応じて指示するように指針３を移動させる指針移動ユニット１０と、を有している。この指針移動ユニット１０は、文字板２に設けられた目盛線２１ａ及び数値２１ｂを計測量に応じて指示するように指針３を移動させる。指針移動ユニット１０は、文字板２の目盛部２１の目盛線２１ａの配列方向に沿って配設される、指針３が取り付けられる柔軟なワイヤ４と、ワイヤ４の一端４ａが取り付けられた第１リール５２と、ワイヤ４の他端４ｂが取り付けられた第２リール６と、ワイヤ４の弛みを巻き取るように第１リール５２に回転力を与えるバネ７と、ワイヤ４を巻き取る方向又はワイヤ４を繰り出す方向に第２リール６を回転させるモータ８と、前記計測量に応じて第２リール６を回転させるようにモータ８を制御する回転駆動制御手段（制御部７０）と、第１リール５２が回転しているか否かを判定する回転判定手段（一対のマークセンサ部６０及び制御部７０で構成）と、回転駆動制御手段によってモータ８が第２リール６を回転させるように制御されている状態において回転判定手段によって第１リール５２が回転していないことが判定されたとき、故障が生じたことを通知する故障通知手段（制御部７０）と、を備えている。

また、第１リール５２におけるその回転に伴い回転移動する底板５７の外面５７ｂに、黒色マークＢ及び白色マークＷを含む内側マーク部５７ｃ及び外側マーク部５７ｄが設けられ、回転判定手段には、これら内側マーク部５７ｃ及び外側マーク部５７ｄの有する黒色マークＢ及び白色マークＷの移動する軌道の一部分に対向して配置され、前記一部分における黒色マークＢ及び白色マークＷの存在に応じた信号を出力する一対のマークセンサ部６０と、マークセンサ部６０（具体的には、受光素子６０ｂ）によって出力された信号に基づいて前記一端側リールが回転しているか否かを判定する信号判定手段（制御部７０）と、が設けられている。

本実施形態によれば、指針３が取り付けられたワイヤ４を巻き取るように又は繰り出すように第２リール６が回転されている状態において第１リール５２が回転していないことが判定されたとき、故障が生じたことを通知する。例えば、ワイヤ４に断線や弛みのない正常なときは、第２リール６の回転がワイヤ４を通じて第１リール５２に伝えられ、つまり、第２リール６が回転されると第１リール５２が同時に回転される。一方、ワイヤ４に断線や弛みなどの不具合があるときは、第２リール６の回転が第１リール５２に伝えられず、つまり、第２リール６が回転されても第１リール５２が同時に回転されない。そのため、第２リール６が回転されている状態において第１リール５２が回転していないことを判定することで故障を検出することができ、これにより、ワイヤ４に係る不具合による故障を迅速に検出して通知することができる。

また、第１リール５２におけるその回転に応じて回転移動する底板５７の外面５７ｂには、黒色マークＢ及び白色マークＷを含む内側マーク部５７ｃ及び外側マーク部５７ｄが設けられ、これらマーク部５７ｃ、５７ｄの有する黒色マークＢ及び白色マークＷの移動する軌道の一部分（即ち、底板貫通孔５４ａ、５４ｂに対向する部分）に対向して配置された一対のマークセンサ部６０によって出力された前記一部分における黒色マークＢ及び白色マークＷの存在に応じた信号に基づいて第１リール５２が回転しているか否かを判定するので、第１リール５２に設けられた黒色マークＢ及び白色マークＷの存在をマークセンサ部６０によって検出して、直接的に第１リール５２が回転しているか否かを判定することができ、そのため、精度良く故障を検出することができる。

上述した実施形態では、内側マーク部５７ｃと外側マーク部５７ｄとを設けて、これらの回転移動を一対のマークセンサ部６０で検出する構成であったが、内側マーク部５７ｃのみ又は外側マーク部５７ｄのみ設けて、１つのマークセンサ部６０でマーク部の回転移動を検出する構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、内側マーク部５７ｃ及び外側マーク部５７ｄが、帯状の黒色マークと白色マークとが周方向全周にわたってに交互に並ぶようにして構成されているものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、マーク部として、第１リール５２の底板５７の外面５７ｂ全面を白色にするとともに半径方向に延びる帯状の黒色マークを１つだけ含むものを設けて、この黒色マークがマークセンサ部６０に対向する位置に存在するときに、指針３が所定の原点（例えば、数値２１ｂの「０」）を指示するように構成されていても良い。つまり、マーク部には、指針３が原点に位置していることを示す原点マーク（上記黒色マーク）が含まれ、この原点マークが、指針３が原点に位置しているときにマークの移動する軌道の一部分（底板貫通孔５４ａ、５４ｂ）に存在するように設けられ、制御部７０（即ち、信号判定手段）が、マークセンサ部６０が前記一部分における原点マークの存在を示す信号を出力したとき、前記指針が原点にあることを検出するように構成されていても良い。このようにすることで、原点調整用の新たな機構を追加することなく、指針３の原点調整を容易且つ高精度に行うことができる。

また、マークセンサ部６０を反射型フォトセンサで構成するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、第１リール５２の底板５７の周方向全周にわたって等間隔で複数の貫通孔が設けられ、この貫通孔が回転移動する軌道の一部分を間に挟むようにして発光素子と受光素子とが配置されたフォトインタラプタで構成されていてもよい。または、第１リール５２の底板５７の一部分に磁石が固定され、この磁石が回転移動する軌道の一部分に対向して配置されたリードスイッチなどの磁力検出センサなどで構成されていてもよい。

また、上述した実施形態では、フレーム１１の強度を考慮して、第１取付部１１ｂと第２取付部１１ｃとを連結した直線部１１ａを設けていたが、この直線部１１ａは本発明の必須の構成ではなく、省略することが可能である。この場合、指針移動ユニット１０の中央部にさらに広いスペースを設けることができるので、さらにレイアウト自由度の高いスピードメータ１を提供することができる。

また、上述した実施形態では、第２リール６がリール本体６１と長さ調節部６２とを有していたが、この長さ調節部６２は、本発明の必須の構成ではなく、省略することが可能である。この場合の第２リール６Ａは、図１２に示すように、リール本体６１の周壁６４に貫通孔６４ｂを設け、この貫通孔６４ｂからリール本体６１の内側にワイヤ４の他端４ｂを引き込んで、この他端４ｂに結び目を設けるなどしてリール本体６１に取り付けるようにすれば良い。また、図１２において、上述した実施形態と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

また、上述した実施形態では、指針計器装置として、スピードメータ１を例に挙げて説明したが、本発明の計器装置はスピードメータ１に限定されず、例えばタコメータ等の各種メータに適用することが可能である。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ スピードメータ（指針計器装置）
２ 文字板
３ 指針
４ ワイヤ（線状部材）
５ 収容ケース
６ 第２リール（他端側リール）
７ バネ（回転力付与部材）
８ モータ（回転駆動部）
９ ケース
１０ 指針移動ユニット
２１ 目盛部
２１ａ 目盛線（指標）
２１ｂ 数値（指標）
５２ 第１リール（一端側リール）
５７ 第１リールの底板
５７ｂ 外面（一端側リールにおけるその回転に伴い回転移動する箇所）
５７ｃ 内側マーク部（マーク部）
５７ｄ 外側マーク部（マーク部）
６０ 一対のマークセンサ部（回転判定手段の一部）
７０ 制御部（回転駆動制御手段、回転判定手段の一部（信号判定手段）、故障通知手段）
Ｂ 黒色マーク（マーク）
Ｗ 白色マーク（マーク）

Claims (4)

1. 文字板に設けられた指標を計測量に応じて指示するように指針を移動させる指針移動ユニットであって、
   前記文字板の前記指標の配列方向に沿って配設され、前記指針が取り付けられる柔軟な線状部材と、
   前記線状部材の一端が取り付けられた一端側リールと、
   前記線状部材の他端が取り付けられた他端側リールと、
   前記線状部材の弛みを巻き取るように前記一端側リールに回転力を与える回転力付与部材と、
   前記線状部材を巻き取る方向又は前記線状部材を繰り出す方向に前記他端側リールを回転させる回転駆動部と、
   前記計測量に応じて前記他端側リールを回転させるように前記回転駆動部を制御する回転駆動制御手段と、
   前記一端側リールが回転しているか否かを判定する回転判定手段と、
   前記回転駆動制御手段によって前記回転駆動部が前記他端側リールを回転させるように制御されている状態において前記回転判定手段によって前記一端側リールが回転していないことが判定されたとき、故障が生じたことを通知する故障通知手段と、
   を備えており、
   前記一端側リールにおけるその回転に伴い回転移動する箇所には、所定のマークを含むマーク部が設けられ、
   前記回転判定手段には、前記マークの移動する軌道の一部分に対向して配置され、前記一部分における前記マークの存在有無に応じた信号を出力するマークセンサ部と、前記マークセンサ部によって出力された信号に基づいて前記一端側リールが回転しているか否かを判定する信号判定手段と、が設けられており、
   前記マーク部は、回転移動する前記箇所における回転中心寄りに位置する内側マーク部と、該内側マーク部よりも前記回転中心から離れた外側マーク部と、の一対が設けられ、
   前記マークセンサ部が、一対の前記マーク部それぞれの前記マークの移動する軌道の一部分に対向するように一対が配置されている
   ことを特徴とする指針移動ユニット。
2. 文字板に設けられた指標を計測量に応じて指示するように指針を移動させる指針移動ユニットであって、
   前記文字板の前記指標の配列方向に沿って配設され、前記指針が取り付けられる柔軟な線状部材と、
   前記線状部材の一端が取り付けられた一端側リールと、
   前記線状部材の他端が取り付けられた他端側リールと、
   前記線状部材の弛みを巻き取るように前記一端側リールに回転力を与える回転力付与部材と、
   前記線状部材を巻き取る方向又は前記線状部材を繰り出す方向に前記他端側リールを回転させる回転駆動部と、
   前記計測量に応じて前記他端側リールを回転させるように前記回転駆動部を制御する回転駆動制御手段と、
   前記一端側リールが回転しているか否かを判定する回転判定手段と、
   前記回転駆動制御手段によって前記回転駆動部が前記他端側リールを回転させるように制御されている状態において前記回転判定手段によって前記一端側リールが回転していないことが判定されたとき、故障が生じたことを通知する故障通知手段と、
   を備えており、
   前記他端側リールが、
   前記回転駆動部からの回転駆動力を受けるとともに、回転軸と略平行に延びる係止柱が設けられたリール本体と、
   前記線状部材の前記他端が取り付けられて余長部分が巻き付けられるとともに、前記回転軸回りに複数の係止柱通し孔が設けられ、該複数の係止柱通し孔のうち何れの係止柱通し孔に前記係止柱が通されて前記リール本体に取り付けられるかによって巻き付け量の調節が可能な長さ調節部と、
   を備えたものであることを特徴とする指針移動ユニット。
3. 前記一端側リールにおけるその回転に伴い回転移動する箇所には、所定のマークを含むマーク部が設けられ、
   前記回転判定手段には、前記マークの移動する軌道の一部分に対向して配置され、前記一部分における前記マークの存在有無に応じた信号を出力するマークセンサ部と、前記マークセンサ部によって出力された信号に基づいて前記一端側リールが回転しているか否かを判定する信号判定手段と、が設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の指針移動ユニット。
4. 指針と、前記指針によって指示される指標が設けられた文字板と、前記指標を計測量に応じて指示するように前記指針を移動させる指針移動ユニットと、を有する指針計器装置において、
   前記指針移動ユニットが、請求項１〜３のいずれか一項に記載の指針移動ユニットで構成されていることを特徴とする指針計器装置。

Images