車両用指示計器
【課題】指針のストッパ位置の正確な検出を確実なものとする。
【解決手段】界磁巻線３２，３３を有し、電気角に応じて変化する駆動信号の界磁巻線３２，３３への印加により回転するステップモータＭと、ステップモータＭとの連動回転により、零値を基準として表示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Ｘへの回転により復帰する指針２０と、帰零方向Ｘへ回転する指針２０を、零位置から帰零方向Ｘの所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ機構Ｓと、制御ユニット５０とを設ける。そして、制御ユニット５０は、駆動信号の電気角を可変制御する制御処理として、帰零方向Ｘへ指針２０を回転させる帰零制御処理の実行により、界磁巻線３２，３３に発生する誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回った後（Ｓ１０４）、ストッパ位置の検出を開始する（Ｓ１０５）。
【解決手段】界磁巻線３２，３３を有し、電気角に応じて変化する駆動信号の界磁巻線３２，３３への印加により回転するステップモータＭと、ステップモータＭとの連動回転により、零値を基準として表示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Ｘへの回転により復帰する指針２０と、帰零方向Ｘへ回転する指針２０を、零位置から帰零方向Ｘの所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ機構Ｓと、制御ユニット５０とを設ける。そして、制御ユニット５０は、駆動信号の電気角を可変制御する制御処理として、帰零方向Ｘへ指針２０を回転させる帰零制御処理の実行により、界磁巻線３２，３３に発生する誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回った後（Ｓ１０４）、ストッパ位置の検出を開始する（Ｓ１０５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用指示計器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステップモータと連動して回転する指針の回転位置に応じて、零値を基準に表示された車両状態値を指示する車両用指示計器が、知られている。例えば特許文献１には、電気角に応じて変化する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、当該ステップモータと共に指針を回転させる車両用指示計器が、開示されている。
【０００３】
さて、特許文献１の車両用指示計器では、零値の指示位置に復帰させるための方向である帰零方向へ回転させた指針を、ストッパ位置にてストッパ機構により停止させている。ここで、指針の帰零方向への回転中は、ステップモータの界磁巻線に誘起電圧が発生する一方、指針が停止したときには、当該誘起電圧が低下する。そこで、界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を下回る場合には、指針が停止するストッパ位置を検出したものと判断している。このようにストッパ位置を検出することによれば、車両用指示計器の始動前においてステップモータが振動等の外乱により脱調して指針の回転位置がずれていたとしても、常に正確なストッパ位置に基づいて指針の回転位置を制御することが、可能となるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６５４５７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１には、指針の帰零方向への回転開始直後にステップモータの回転速度が低いことに起因して、界磁巻線に発生する誘起電圧が低下し、ストッパ位置の誤検出を招くことにつき、問題提起されている。この問題を解決するために特許文献１の車両用指示計器では、指針の帰零方向への回転開始から所定時間、ストッパ位置の検出を停止させているが、例えば機械的なロック等により指針が回転していないときでも、所定時間後には、当該位置検出が開始されてしまう。そのため、ストッパ位置を正確に検出するという点において、確実性の低いものとなっている。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、指針のストッパ位置の正確な検出を確実なものとする車両用指示計器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、界磁巻線を有し、電気角に応じて変化する駆動信号が界磁巻線へ印加されることにより回転するステップモータと、ステップモータと連動して回転することにより、零値を基準として表示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、帰零方向へ回転する指針を、零位置から帰零方向の所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ手段と、駆動信号の電気角を可変制御する制御処理として、帰零方向へ指針を回転させる帰零制御処理を実行する制御手段と、制御手段による帰零制御処理の実行により、界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を上回った後、ストッパ位置の検出を開始する位置検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明では、ステップモータの界磁巻線に印加される駆動信号の電気角を可変制御する制御処理として、帰零方向へ指針を回転させる帰零制御処理が実行される。ここで帰零制御処理においては、その実行により指針を回転させるステップモータの回転速度が高くなったことで、界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を上回った後、指針のストッパ位置の検出が開始されることになるので、正確な当該検出を確実なものとすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、制御手段による帰零制御処理の実行中において位置検出手段は、誘起電圧が閾値を上回った後、当該誘起電圧が閾値を下回ったときの電気角に基づき、ストッパ位置を表す零点を検出する。この発明では、帰零制御処理の実行中において閾値を上回った誘起電圧は、指針がストッパ位置まで回転して停止するのに伴いステップモータも停止することで、当該閾値を下回ることになる。故に、誘起電圧が閾値を上回った後、当該誘起電圧が閾値を下回ったときの電気角に基づくことで、ストッパ位置を表す零点を正確に且つ確実に検出することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、制御手段は、帰零制御処理の実行開始から設定時間以上、誘起電圧が閾値を下回り続けた場合に、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる制御処理として離零制御処理を実行した後、帰零制御処理を再実行する。この発明では、帰零制御処理の実行開始にも拘らず、機械的なロック等により指針が回転しないと、誘起電圧は、当該実行開始から閾値を下回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧が閾値を設定時間以上、下回り続けた場合には、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる離零制御処理の実行により、指針を回転可能な状態に復帰させた後、帰零制御処理を再実行して、ストッパ位置を正確に且つ確実に検出することが可能となる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によると、制御手段は、帰零制御処理の実行により設定時間以上、誘起電圧が閾値を上回り続けた場合に、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる制御処理として離零制御処理を実行した後、帰零制御処理を再実行する。この発明では、車両用指示計器の始動前においてステップモータが振動等の外乱により脱調して指針の回転位置が大きくずれていると、誘起電圧は、帰零制御処理の実行により閾値を上回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧が閾値を設定時間以上、上回り続けた場合には、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる離零制御処理の実行により、一旦仕切り直しをした後、帰零制御処理を再実行して、ストッパ位置を正確に且つ確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の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。
【図４】本発明の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。
【図５】本発明の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。
【図６】本発明の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。
【図７】本発明の一実施形態による車両用指示計器の図１とは異なる作動状態を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態による車両用指示計器の作動について説明するための特性図である。
【図９】本発明の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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による車両用指示計器１（以下、単に「計器１」という）を示している。計器１は、車速計として車両内の運転席前方に設置される。
【００１４】
（構成）
以下、計器１の構成を詳細に説明する。図１〜３に示すように計器１は、計器板１０、指針２０、回動内機３０、基板４０、並びに「制御手段」及び「位置決定手段」としての制御ユニット５０を備えている。
【００１５】
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、その基準となる零値（０ｋｍ／ｈ）から上限値（１８０ｋｍ／ｈ）にかけて円弧状に表示している。
【００１６】
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、帰零方向Ｘ及びその反対の離零方向Ｙへ計器板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、図１に示す如き零値を指示する零位置に、帰零方向Ｘへの回転により復帰可能となっている。
【００１７】
図２に示すように回動内機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、減速歯車機構Ｇ、並びに「ストッパ手段」としてのストッパ機構Ｓを、図２のケーシング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により支持され、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。これにより、内機本体３０ａは、ステップモータＭの回転と連動する減速歯車機構Ｇの減速回転により、当該減速歯車機構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。
【００１８】
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、減速歯車機構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極が回転方向において交互に形成されている。
【００１９】
こうした構成のステップモータＭにおいてＡ相の界磁巻線３２は、図６に示すように電圧が電気角に応じて余弦関数状に交番変化する交流のＡ相駆動信号を、印加される。一方、Ｂ相の界磁巻線３３は、図６に示すように電圧が電気角に応じて正弦関数状に交番変化する交流のＢ相駆動信号を、印加される。このように互いに９０度位相のずれたＡ，Ｂ各相の駆動信号を印加される各界磁巻線３２，３３には、交流磁束が発生して当該交流磁束がヨーク３１及びマグネットロータＭｒの磁極間を通過する。したがって、マグネットロータＭｒは、電気角に応じたＡ，Ｂ各相の駆動信号が印加されることにより、それら駆動信号に従って回転することとなる。
【００２０】
図４に示すように減速歯車機構Ｇは、平歯車からなる複数の歯車３４，３５，３６，３７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に支持された回転軸３５ａに同軸上に固定されている。中間歯車３６，３７は、ケーシング３０ｃに支持された回転軸３６ａに同軸上に固定されることで、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。
【００２１】
このような構成により減速歯車機構Ｇは、ステップモータＭにおけるマグネットロータＭｒの回転を減速して、当該減速回転を指針２０へと伝達する。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が回転することにより、指針２０も連動して回転する。尚、図６に示すように本実施形態では、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の離零方向Ｙに対応している。
【００２２】
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、当接部材３８の回転軌道上において突出側の先端部３９ａが当接部材３８よりも帰零方向Ｘの対応側に位置している。したがって、指針２０の帰零方向Ｘへの回転により当接部材３８がストッパ部材３９の先端部３９ａに係止されるときには、図７に示すように指針２０が零位置から帰零方向Ｘの所定範囲内となるストッパ位置にて、停止することとなる。そこで、ステップモータＭについて本実施形態では、後に詳述する初期制御により、指針２０のストッパ位置に対応する電気角を、図６に示す如き零点θ０（０度）として検出するようになっている。尚、零位置に対応する電気角及びストッパ位置に対応する零点θ０間の偏差は、計器１の製造時等において、指針２０の零位置からステップモータＭの電気角換算で例えば４５０度程度に、予め設定されている。
【００２３】
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に示すようにメモリ５２を有している。メモリ５２には、後に詳述する通常制御や初期制御を含む各種制御を実行するためのプログラムが、予め記憶されている。また、メモリ５２には、初期制御により検出された最新の零点θ０が、随時記憶されることになる。
【００２４】
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り始動する。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からの給電により作動状態を維持し、その後にイグニッションスイッチＩＧがオフされることで、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のオフにより作動停止する。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。
【００２５】
制御ユニット５０は、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３と電気接続されている。初期制御において制御ユニット５０は、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３へ印加するＡ，Ｂ各相の駆動信号を制御しつつ、それら界磁巻線３２，３３に図８の如く発生する誘起電圧Ｖを測定する。具体的には、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧が零（０Ｖ）より大きくなる電気角では、スイッチング機能により、対応する界磁巻線３２，３３への信号印加用経路を電気接続し且つ当該対応巻線に発生する誘起電圧Ｖの測定用経路を遮断する。一方、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧が零となる電気角では、スイッチング機能により、対応する界磁巻線３２，３３への信号印加用経路を遮断し且つ当該対応巻線に発生する誘起電圧Ｖの測定用経路を電気接続する。
【００２６】
こうしたスイッチング機能により本実施形態では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号の信号電圧が零となる電気角、即ち図６に黒丸で示す零点θ０並びに零点θ０から９０度ずつ位相のずれた電気角が、当該電圧零側の界磁巻線３２，３３に発生する誘起電圧Ｖの測定点θｍとなる。尚、スイッチング機能については、例えば、制御ユニット５０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測定点θｍ毎に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測定点θｍ毎に行うものであってもよい。
【００２７】
図３に示すように制御ユニット５０は、車両の車速センサ６２と電気接続されている。初期制御後の通常制御において制御ユニット５０は、指針２０のストッパ位置に対応する零点θ０に基づいてＡ，Ｂ各相の駆動信号を制御することで、車速センサ６２の検出車速値を指針２０に指示させる。ここで零点θ０については、直前の初期制御により検出されてメモリ５２に記憶された最新のものが、利用されることとなる。
【００２８】
（初期制御）
以下、制御ユニット５０による初期制御のフローについて、図９を参照しつつ詳細に説明する。尚、初期制御は、制御ユニット５０が始動するのに伴ってスタートする。
【００２９】
Ｓ１００では、界磁巻線３２，３３へ印加する駆動信号の電気角を可変制御することにより、メモリ５２に記憶の現在の零点θ０から所定角度ずれた帰零開始点θｓ（図６参照）まで、ステップモータＭと共に指針２０を離零方向Ｙへ回転させる離零制御処理につき、実行する。ここで帰零開始点θｓは、Ｓ１００によって指針２０が回転することによる計器１の見栄えの悪化を抑制可能且つ後述のＳ１０９においてストッパ位置を正確に検出可能となるよう、現在の零点θ０に対して例えば２７３度ずれた電気角に、設定される。
【００３０】
次にＳ１０１では、界磁巻線３２，３３へ印加する駆動信号の電気角を帰零開始点θｓから可変制御することにより、ステップモータＭと共に指針２０を帰零方向Ｘへ回転させる帰零制御処理につき、実行を開始する。尚、こうして開始される帰零制御処理は、本実施形態では、後述のＳ１１０により終了するまで、予め設定された角速度で電気角が変化するように継続される。
【００３１】
帰零制御処理において、まずＳ１０２では、第一制御タイマＴＣ１を零値にリセットして、当該タイマＴＣ１の計時を開始する。続いてＳ１０３では、ステップモータＭの電気角が誘起電圧Ｖの測定点θｍに到達したか否か、判定する。その結果、肯定判定が下されると、Ｓ１０４へ移行して誘起電圧Ｖを測定し、当該測定電圧Ｖが所定の閾値Ｖｔｈを上回っているか否か、判定する。ここで閾値Ｖｔｈについては、指針２０を回転させるマグネットロータＭｒの回転速度がストッパ位置の検出に必要な速度まで高くなっている状態を検知可能となるように、予め設定されている。
【００３２】
Ｓ１０４において誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回っていることにより肯定判定が下された場合には、Ｓ１０５へ移行して指針２０のストッパ位置の検出を開始し、次のＳ１０６では、第二制御タイマＴＣ２を零値にリセットして、当該タイマＴＣ２の計時を開始する。続いてＳ１０７では、ステップモータＭの電気角が誘起電圧Ｖの測定点θｍに到達したか否か、判定する。その結果、肯定判定が下されると、Ｓ１０８へ移行して誘起電圧Ｖを測定し、当該測定電圧ＶがＳ１０４の場合と同じ閾値Ｖｔｈを、今度は下回っているか否か、判定する。
【００３３】
Ｓ１０８において誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回っていることにより肯定判定が下された場合には、Ｓ１０９へ移行する。このＳ１０９では、直近のＳ１０８による誘起電圧Ｖの測定時の電気角、即ち直近のＳ１０７により確認された現在の測定点θｍに基づき、指針２０が停止したストッパ位置を表す最新の零点θ０を、検出する。ここで、図８に示すように本実施形態では、現在の測定点θｍをそのまま最新の零点θ０として検出し、メモリ５２に記憶することになる。
【００３４】
そして、Ｓ１１０においてストッパ位置の検出が帰零制御処理と共に終了した後には、Ｓ１１１へ移行する。このＳ１１１では、メモリ５２に記憶の最新の零点θ０を基準として、界磁巻線３２，３３へ印加する駆動信号の電気角を可変制御することにより、ステップモータＭと共に指針２０を零位置まで回転させる。したがって、この後、本初期制御が終了して通常制御が実行されるときには、実際のストッパ位置を正確に表す最新の零点θ０に基づいて、指針２０の回転位置が制御されることとなる。
【００３５】
以上、Ｓ１０４，Ｓ１０８の双方において肯定判定が下された場合を詳細に説明したが、各Ｓ１０４，Ｓ１０８において否定判定が下された場合には、それぞれＳ１１２，Ｓ１１３へと移行する。ここで、帰零制御処理の実行開始から誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回ることによりＳ１０４から移行するＳ１１２では、第一制御タイマＴＣ１が所定の第一設定時間ＴＣｔｈ１以上となったか否かを判定し、その結果として否定判定が下された場合には、Ｓ１０３へと戻る。また、帰零制御処理の実行によって誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回ることによりＳ１０８から移行するＳ１１３では、第二制御タイマＴＣ２が所定の第二設定時間ＴＣｔｈ２以上となったか否かを判定し、その結果として否定判定が下された場合には、Ｓ１０７へと戻る。
【００３６】
一方、Ｓ１１２，Ｓ１１３のいずれかにおいて制御タイマＴＣ１又はＴＣ２が設定時間ＴＣｔｈ１又はＴＣｔｈ２以上となる、即ち誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回り続ける又は上回り続けることにより、肯定判定が下されると、Ｓ１００へと戻る。但し、この戻ったＳ１００において帰零開始点θｓの設定は、直近のＳ１０４又はＳ１０８による誘起電圧Ｖの測定時現在の電気角に対して、離零方向Ｙへ例えば２７３度ずらすように行われる。したがって、こうしたＳ１００への戻りにより、指針２０を離零方向Ｙへ回転させる離零制御処理が再実行され、続くＳ１０１により、指針２０を帰零方向Ｘへ回転させる帰零制御処理も再実行されることとなるのである。尚、設定時間ＴＣｔｈ１，ＴＣｔｈ２については、帰零制御処理が過度に継続されることより車両乗員が違和感や不快感を与えることを抑制可能となるよう、最適な値に予め設定されている。
【００３７】
ここまで説明したように初期制御においては、ステップモータＭにより指針２０を帰零方向Ｘへと回転させる帰零制御処理が、実行される。そして、かかる帰零制御処理の実行によりステップモータＭの回転速度が高くなったことで、界磁巻線３２又は３３に発生する誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回ったことを、例えば図８に示す時間ｔ１の測定点θｍにて確認した後には、指針２０のストッパ位置の検出が開始される。即ち、ストッパ位置の検出に必要な速度で指針２０が回転している状態を確認してから、ストッパ位置の検出が開始されることになるので、正確な当該検出を確実なものとすることができる。
【００３８】
ここで、帰零制御処理の実行中において閾値Ｖｔｈを上回った誘起電圧Ｖは、指針２０がストッパ位置に達して停止するのに伴い、ステップモータＭも停止することで、当該閾値Ｖｔｈを下回ることになる。故に、例えば図８に示すように、誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回った後の複数の測定点θｍのうち、当該誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回った時間ｔ２の測定点θｍに基づくことで、ストッパ位置を表す零点θ０を正確且つ確実に検出し得るのである。
【００３９】
また、初期制御においては、帰零制御処理の実行開始にも拘らず、機械的なロック等により指針２０が回転しないと、誘起電圧Ｖは、当該実行開始から閾値Ｖｔｈを下回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧Ｖの下回りが設定時間ＴＣｔｈ１以上継続の場合は、離零方向Ｙへ指針２０を回転させる離零制御処理により、指針２０を回転可能な状態に復帰後、帰零制御処理を再度実行して、ストッパ位置を表す零点θ０を正確且つ確実に検出可能となっている。
【００４０】
さらに、初期制御においては、制御ユニット５０の始動前にステップモータＭが振動等の外乱により脱調して指針２０の回転位置が大きくずれていると、誘起電圧Ｖは、帰零制御処理の実行により閾値Ｖｔｈを上回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧Ｖの上回りが第二設定時間ＴＣｔｈ２以上継続の場合には、離零方向Ｙへ指針２０を回転させる離零制御処理の実行により、一旦仕切り直しをした後、帰零制御処理を再度実行して、ストッパ位置を表す零点θ０を正確且つ確実に検出可能となっている。
【００４１】
以上の初期制御によれば、その後の通常制御において指針２０の回転制御の基準となる零点θ０を、実際のストッパ位置に対応させて正確且つ確実に検出することで、当該回転制御の精度を高めることができる。したがって、計器１としての信頼性の向上に、貢献可能である。
【００４２】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明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。
【００４３】
具体的に初期制御では、Ｓ１１２，Ｓ１１３のいずれかにて制御タイマＴＣ１又はＴＣ２が設定時間ＴＣｔｈ１又はＴＣｔｈ２以上となることで肯定判定が下される処理を一回以上の適数回行った場合には、帰零制御処理を中止して車両内に警告を発するように、変更してもよい。また、初期制御においてＴＣｔｈ１，ＴＣｔｈ２については、互いに同じ又は異なる値に、適宜設定することができる。さらに、初期制御におけるストッパ位置の検出手法としては、誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回った後のＳ１０５による検出開始時点から、正確な検出が可能なものであれば、各種手法を採用することができる。
【００４４】
加えて、「ストッパ手段」としては、指針２０を直接的に係止して停止させるものであってもよい。また加えて、Ａ，Ｂ各相の駆動信号については、互いに９０度の位相差をもっ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であってもよい。さらに加えて、指針２０により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。
【符号の説明】
【００４５】
１ 車両用指示計器、１０ 計器板、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 制御ユニット（制御手段・位置検出手段）、５２ メモリ、Ｇ 減速歯車機構、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）、ＴＣ１ 第一制御タイマ、ＴＣ２ 第二制御タイマ、ＴＣｔｈ１ 第一設定時間、ＴＣｔｈ２ 第二設定時間、Ｖ 誘起電圧、Ｖｔｈ 閾値、Ｘ 帰零方向、Ｙ 離零方向、θ０ 零点、θｍ 測定点、θｓ 帰零開始点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用指示計器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステップモータと連動して回転する指針の回転位置に応じて、零値を基準に表示された車両状態値を指示する車両用指示計器が、知られている。例えば特許文献１には、電気角に応じて変化する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、当該ステップモータと共に指針を回転させる車両用指示計器が、開示されている。
【０００３】
さて、特許文献１の車両用指示計器では、零値の指示位置に復帰させるための方向である帰零方向へ回転させた指針を、ストッパ位置にてストッパ機構により停止させている。ここで、指針の帰零方向への回転中は、ステップモータの界磁巻線に誘起電圧が発生する一方、指針が停止したときには、当該誘起電圧が低下する。そこで、界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を下回る場合には、指針が停止するストッパ位置を検出したものと判断している。このようにストッパ位置を検出することによれば、車両用指示計器の始動前においてステップモータが振動等の外乱により脱調して指針の回転位置がずれていたとしても、常に正確なストッパ位置に基づいて指針の回転位置を制御することが、可能となるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６５４５７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１には、指針の帰零方向への回転開始直後にステップモータの回転速度が低いことに起因して、界磁巻線に発生する誘起電圧が低下し、ストッパ位置の誤検出を招くことにつき、問題提起されている。この問題を解決するために特許文献１の車両用指示計器では、指針の帰零方向への回転開始から所定時間、ストッパ位置の検出を停止させているが、例えば機械的なロック等により指針が回転していないときでも、所定時間後には、当該位置検出が開始されてしまう。そのため、ストッパ位置を正確に検出するという点において、確実性の低いものとなっている。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、指針のストッパ位置の正確な検出を確実なものとする車両用指示計器の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、界磁巻線を有し、電気角に応じて変化する駆動信号が界磁巻線へ印加されることにより回転するステップモータと、ステップモータと連動して回転することにより、零値を基準として表示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、帰零方向へ回転する指針を、零位置から帰零方向の所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ手段と、駆動信号の電気角を可変制御する制御処理として、帰零方向へ指針を回転させる帰零制御処理を実行する制御手段と、制御手段による帰零制御処理の実行により、界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を上回った後、ストッパ位置の検出を開始する位置検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明では、ステップモータの界磁巻線に印加される駆動信号の電気角を可変制御する制御処理として、帰零方向へ指針を回転させる帰零制御処理が実行される。ここで帰零制御処理においては、その実行により指針を回転させるステップモータの回転速度が高くなったことで、界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を上回った後、指針のストッパ位置の検出が開始されることになるので、正確な当該検出を確実なものとすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、制御手段による帰零制御処理の実行中において位置検出手段は、誘起電圧が閾値を上回った後、当該誘起電圧が閾値を下回ったときの電気角に基づき、ストッパ位置を表す零点を検出する。この発明では、帰零制御処理の実行中において閾値を上回った誘起電圧は、指針がストッパ位置まで回転して停止するのに伴いステップモータも停止することで、当該閾値を下回ることになる。故に、誘起電圧が閾値を上回った後、当該誘起電圧が閾値を下回ったときの電気角に基づくことで、ストッパ位置を表す零点を正確に且つ確実に検出することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、制御手段は、帰零制御処理の実行開始から設定時間以上、誘起電圧が閾値を下回り続けた場合に、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる制御処理として離零制御処理を実行した後、帰零制御処理を再実行する。この発明では、帰零制御処理の実行開始にも拘らず、機械的なロック等により指針が回転しないと、誘起電圧は、当該実行開始から閾値を下回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧が閾値を設定時間以上、下回り続けた場合には、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる離零制御処理の実行により、指針を回転可能な状態に復帰させた後、帰零制御処理を再実行して、ストッパ位置を正確に且つ確実に検出することが可能となる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によると、制御手段は、帰零制御処理の実行により設定時間以上、誘起電圧が閾値を上回り続けた場合に、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる制御処理として離零制御処理を実行した後、帰零制御処理を再実行する。この発明では、車両用指示計器の始動前においてステップモータが振動等の外乱により脱調して指針の回転位置が大きくずれていると、誘起電圧は、帰零制御処理の実行により閾値を上回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧が閾値を設定時間以上、上回り続けた場合には、帰零方向とは逆の離零方向へ指針を回転させる離零制御処理の実行により、一旦仕切り直しをした後、帰零制御処理を再実行して、ストッパ位置を正確に且つ確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の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。
【図４】本発明の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。
【図５】本発明の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。
【図６】本発明の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。
【図７】本発明の一実施形態による車両用指示計器の図１とは異なる作動状態を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態による車両用指示計器の作動について説明するための特性図である。
【図９】本発明の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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による車両用指示計器１（以下、単に「計器１」という）を示している。計器１は、車速計として車両内の運転席前方に設置される。
【００１４】
（構成）
以下、計器１の構成を詳細に説明する。図１〜３に示すように計器１は、計器板１０、指針２０、回動内機３０、基板４０、並びに「制御手段」及び「位置決定手段」としての制御ユニット５０を備えている。
【００１５】
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、その基準となる零値（０ｋｍ／ｈ）から上限値（１８０ｋｍ／ｈ）にかけて円弧状に表示している。
【００１６】
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、帰零方向Ｘ及びその反対の離零方向Ｙへ計器板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、図１に示す如き零値を指示する零位置に、帰零方向Ｘへの回転により復帰可能となっている。
【００１７】
図２に示すように回動内機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、減速歯車機構Ｇ、並びに「ストッパ手段」としてのストッパ機構Ｓを、図２のケーシング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により支持され、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。これにより、内機本体３０ａは、ステップモータＭの回転と連動する減速歯車機構Ｇの減速回転により、当該減速歯車機構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。
【００１８】
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、減速歯車機構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極が回転方向において交互に形成されている。
【００１９】
こうした構成のステップモータＭにおいてＡ相の界磁巻線３２は、図６に示すように電圧が電気角に応じて余弦関数状に交番変化する交流のＡ相駆動信号を、印加される。一方、Ｂ相の界磁巻線３３は、図６に示すように電圧が電気角に応じて正弦関数状に交番変化する交流のＢ相駆動信号を、印加される。このように互いに９０度位相のずれたＡ，Ｂ各相の駆動信号を印加される各界磁巻線３２，３３には、交流磁束が発生して当該交流磁束がヨーク３１及びマグネットロータＭｒの磁極間を通過する。したがって、マグネットロータＭｒは、電気角に応じたＡ，Ｂ各相の駆動信号が印加されることにより、それら駆動信号に従って回転することとなる。
【００２０】
図４に示すように減速歯車機構Ｇは、平歯車からなる複数の歯車３４，３５，３６，３７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に支持された回転軸３５ａに同軸上に固定されている。中間歯車３６，３７は、ケーシング３０ｃに支持された回転軸３６ａに同軸上に固定されることで、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。
【００２１】
このような構成により減速歯車機構Ｇは、ステップモータＭにおけるマグネットロータＭｒの回転を減速して、当該減速回転を指針２０へと伝達する。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が回転することにより、指針２０も連動して回転する。尚、図６に示すように本実施形態では、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の離零方向Ｙに対応している。
【００２２】
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、当接部材３８の回転軌道上において突出側の先端部３９ａが当接部材３８よりも帰零方向Ｘの対応側に位置している。したがって、指針２０の帰零方向Ｘへの回転により当接部材３８がストッパ部材３９の先端部３９ａに係止されるときには、図７に示すように指針２０が零位置から帰零方向Ｘの所定範囲内となるストッパ位置にて、停止することとなる。そこで、ステップモータＭについて本実施形態では、後に詳述する初期制御により、指針２０のストッパ位置に対応する電気角を、図６に示す如き零点θ０（０度）として検出するようになっている。尚、零位置に対応する電気角及びストッパ位置に対応する零点θ０間の偏差は、計器１の製造時等において、指針２０の零位置からステップモータＭの電気角換算で例えば４５０度程度に、予め設定されている。
【００２３】
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に示すようにメモリ５２を有している。メモリ５２には、後に詳述する通常制御や初期制御を含む各種制御を実行するためのプログラムが、予め記憶されている。また、メモリ５２には、初期制御により検出された最新の零点θ０が、随時記憶されることになる。
【００２４】
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り始動する。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からの給電により作動状態を維持し、その後にイグニッションスイッチＩＧがオフされることで、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のオフにより作動停止する。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。
【００２５】
制御ユニット５０は、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３と電気接続されている。初期制御において制御ユニット５０は、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３へ印加するＡ，Ｂ各相の駆動信号を制御しつつ、それら界磁巻線３２，３３に図８の如く発生する誘起電圧Ｖを測定する。具体的には、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧が零（０Ｖ）より大きくなる電気角では、スイッチング機能により、対応する界磁巻線３２，３３への信号印加用経路を電気接続し且つ当該対応巻線に発生する誘起電圧Ｖの測定用経路を遮断する。一方、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧が零となる電気角では、スイッチング機能により、対応する界磁巻線３２，３３への信号印加用経路を遮断し且つ当該対応巻線に発生する誘起電圧Ｖの測定用経路を電気接続する。
【００２６】
こうしたスイッチング機能により本実施形態では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号の信号電圧が零となる電気角、即ち図６に黒丸で示す零点θ０並びに零点θ０から９０度ずつ位相のずれた電気角が、当該電圧零側の界磁巻線３２，３３に発生する誘起電圧Ｖの測定点θｍとなる。尚、スイッチング機能については、例えば、制御ユニット５０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測定点θｍ毎に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測定点θｍ毎に行うものであってもよい。
【００２７】
図３に示すように制御ユニット５０は、車両の車速センサ６２と電気接続されている。初期制御後の通常制御において制御ユニット５０は、指針２０のストッパ位置に対応する零点θ０に基づいてＡ，Ｂ各相の駆動信号を制御することで、車速センサ６２の検出車速値を指針２０に指示させる。ここで零点θ０については、直前の初期制御により検出されてメモリ５２に記憶された最新のものが、利用されることとなる。
【００２８】
（初期制御）
以下、制御ユニット５０による初期制御のフローについて、図９を参照しつつ詳細に説明する。尚、初期制御は、制御ユニット５０が始動するのに伴ってスタートする。
【００２９】
Ｓ１００では、界磁巻線３２，３３へ印加する駆動信号の電気角を可変制御することにより、メモリ５２に記憶の現在の零点θ０から所定角度ずれた帰零開始点θｓ（図６参照）まで、ステップモータＭと共に指針２０を離零方向Ｙへ回転させる離零制御処理につき、実行する。ここで帰零開始点θｓは、Ｓ１００によって指針２０が回転することによる計器１の見栄えの悪化を抑制可能且つ後述のＳ１０９においてストッパ位置を正確に検出可能となるよう、現在の零点θ０に対して例えば２７３度ずれた電気角に、設定される。
【００３０】
次にＳ１０１では、界磁巻線３２，３３へ印加する駆動信号の電気角を帰零開始点θｓから可変制御することにより、ステップモータＭと共に指針２０を帰零方向Ｘへ回転させる帰零制御処理につき、実行を開始する。尚、こうして開始される帰零制御処理は、本実施形態では、後述のＳ１１０により終了するまで、予め設定された角速度で電気角が変化するように継続される。
【００３１】
帰零制御処理において、まずＳ１０２では、第一制御タイマＴＣ１を零値にリセットして、当該タイマＴＣ１の計時を開始する。続いてＳ１０３では、ステップモータＭの電気角が誘起電圧Ｖの測定点θｍに到達したか否か、判定する。その結果、肯定判定が下されると、Ｓ１０４へ移行して誘起電圧Ｖを測定し、当該測定電圧Ｖが所定の閾値Ｖｔｈを上回っているか否か、判定する。ここで閾値Ｖｔｈについては、指針２０を回転させるマグネットロータＭｒの回転速度がストッパ位置の検出に必要な速度まで高くなっている状態を検知可能となるように、予め設定されている。
【００３２】
Ｓ１０４において誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回っていることにより肯定判定が下された場合には、Ｓ１０５へ移行して指針２０のストッパ位置の検出を開始し、次のＳ１０６では、第二制御タイマＴＣ２を零値にリセットして、当該タイマＴＣ２の計時を開始する。続いてＳ１０７では、ステップモータＭの電気角が誘起電圧Ｖの測定点θｍに到達したか否か、判定する。その結果、肯定判定が下されると、Ｓ１０８へ移行して誘起電圧Ｖを測定し、当該測定電圧ＶがＳ１０４の場合と同じ閾値Ｖｔｈを、今度は下回っているか否か、判定する。
【００３３】
Ｓ１０８において誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回っていることにより肯定判定が下された場合には、Ｓ１０９へ移行する。このＳ１０９では、直近のＳ１０８による誘起電圧Ｖの測定時の電気角、即ち直近のＳ１０７により確認された現在の測定点θｍに基づき、指針２０が停止したストッパ位置を表す最新の零点θ０を、検出する。ここで、図８に示すように本実施形態では、現在の測定点θｍをそのまま最新の零点θ０として検出し、メモリ５２に記憶することになる。
【００３４】
そして、Ｓ１１０においてストッパ位置の検出が帰零制御処理と共に終了した後には、Ｓ１１１へ移行する。このＳ１１１では、メモリ５２に記憶の最新の零点θ０を基準として、界磁巻線３２，３３へ印加する駆動信号の電気角を可変制御することにより、ステップモータＭと共に指針２０を零位置まで回転させる。したがって、この後、本初期制御が終了して通常制御が実行されるときには、実際のストッパ位置を正確に表す最新の零点θ０に基づいて、指針２０の回転位置が制御されることとなる。
【００３５】
以上、Ｓ１０４，Ｓ１０８の双方において肯定判定が下された場合を詳細に説明したが、各Ｓ１０４，Ｓ１０８において否定判定が下された場合には、それぞれＳ１１２，Ｓ１１３へと移行する。ここで、帰零制御処理の実行開始から誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回ることによりＳ１０４から移行するＳ１１２では、第一制御タイマＴＣ１が所定の第一設定時間ＴＣｔｈ１以上となったか否かを判定し、その結果として否定判定が下された場合には、Ｓ１０３へと戻る。また、帰零制御処理の実行によって誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回ることによりＳ１０８から移行するＳ１１３では、第二制御タイマＴＣ２が所定の第二設定時間ＴＣｔｈ２以上となったか否かを判定し、その結果として否定判定が下された場合には、Ｓ１０７へと戻る。
【００３６】
一方、Ｓ１１２，Ｓ１１３のいずれかにおいて制御タイマＴＣ１又はＴＣ２が設定時間ＴＣｔｈ１又はＴＣｔｈ２以上となる、即ち誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回り続ける又は上回り続けることにより、肯定判定が下されると、Ｓ１００へと戻る。但し、この戻ったＳ１００において帰零開始点θｓの設定は、直近のＳ１０４又はＳ１０８による誘起電圧Ｖの測定時現在の電気角に対して、離零方向Ｙへ例えば２７３度ずらすように行われる。したがって、こうしたＳ１００への戻りにより、指針２０を離零方向Ｙへ回転させる離零制御処理が再実行され、続くＳ１０１により、指針２０を帰零方向Ｘへ回転させる帰零制御処理も再実行されることとなるのである。尚、設定時間ＴＣｔｈ１，ＴＣｔｈ２については、帰零制御処理が過度に継続されることより車両乗員が違和感や不快感を与えることを抑制可能となるよう、最適な値に予め設定されている。
【００３７】
ここまで説明したように初期制御においては、ステップモータＭにより指針２０を帰零方向Ｘへと回転させる帰零制御処理が、実行される。そして、かかる帰零制御処理の実行によりステップモータＭの回転速度が高くなったことで、界磁巻線３２又は３３に発生する誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回ったことを、例えば図８に示す時間ｔ１の測定点θｍにて確認した後には、指針２０のストッパ位置の検出が開始される。即ち、ストッパ位置の検出に必要な速度で指針２０が回転している状態を確認してから、ストッパ位置の検出が開始されることになるので、正確な当該検出を確実なものとすることができる。
【００３８】
ここで、帰零制御処理の実行中において閾値Ｖｔｈを上回った誘起電圧Ｖは、指針２０がストッパ位置に達して停止するのに伴い、ステップモータＭも停止することで、当該閾値Ｖｔｈを下回ることになる。故に、例えば図８に示すように、誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回った後の複数の測定点θｍのうち、当該誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを下回った時間ｔ２の測定点θｍに基づくことで、ストッパ位置を表す零点θ０を正確且つ確実に検出し得るのである。
【００３９】
また、初期制御においては、帰零制御処理の実行開始にも拘らず、機械的なロック等により指針２０が回転しないと、誘起電圧Ｖは、当該実行開始から閾値Ｖｔｈを下回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧Ｖの下回りが設定時間ＴＣｔｈ１以上継続の場合は、離零方向Ｙへ指針２０を回転させる離零制御処理により、指針２０を回転可能な状態に復帰後、帰零制御処理を再度実行して、ストッパ位置を表す零点θ０を正確且つ確実に検出可能となっている。
【００４０】
さらに、初期制御においては、制御ユニット５０の始動前にステップモータＭが振動等の外乱により脱調して指針２０の回転位置が大きくずれていると、誘起電圧Ｖは、帰零制御処理の実行により閾値Ｖｔｈを上回り続けることが懸念される。しかし、誘起電圧Ｖの上回りが第二設定時間ＴＣｔｈ２以上継続の場合には、離零方向Ｙへ指針２０を回転させる離零制御処理の実行により、一旦仕切り直しをした後、帰零制御処理を再度実行して、ストッパ位置を表す零点θ０を正確且つ確実に検出可能となっている。
【００４１】
以上の初期制御によれば、その後の通常制御において指針２０の回転制御の基準となる零点θ０を、実際のストッパ位置に対応させて正確且つ確実に検出することで、当該回転制御の精度を高めることができる。したがって、計器１としての信頼性の向上に、貢献可能である。
【００４２】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明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。
【００４３】
具体的に初期制御では、Ｓ１１２，Ｓ１１３のいずれかにて制御タイマＴＣ１又はＴＣ２が設定時間ＴＣｔｈ１又はＴＣｔｈ２以上となることで肯定判定が下される処理を一回以上の適数回行った場合には、帰零制御処理を中止して車両内に警告を発するように、変更してもよい。また、初期制御においてＴＣｔｈ１，ＴＣｔｈ２については、互いに同じ又は異なる値に、適宜設定することができる。さらに、初期制御におけるストッパ位置の検出手法としては、誘起電圧Ｖが閾値Ｖｔｈを上回った後のＳ１０５による検出開始時点から、正確な検出が可能なものであれば、各種手法を採用することができる。
【００４４】
加えて、「ストッパ手段」としては、指針２０を直接的に係止して停止させるものであってもよい。また加えて、Ａ，Ｂ各相の駆動信号については、互いに９０度の位相差をもっ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であってもよい。さらに加えて、指針２０により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。
【符号の説明】
【００４５】
１ 車両用指示計器、１０ 計器板、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 制御ユニット（制御手段・位置検出手段）、５２ メモリ、Ｇ 減速歯車機構、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）、ＴＣ１ 第一制御タイマ、ＴＣ２ 第二制御タイマ、ＴＣｔｈ１ 第一設定時間、ＴＣｔｈ２ 第二設定時間、Ｖ 誘起電圧、Ｖｔｈ 閾値、Ｘ 帰零方向、Ｙ 離零方向、θ０ 零点、θｍ 測定点、θｓ 帰零開始点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁巻線を有し、電気角に応じて変化する駆動信号が前記界磁巻線へ印加されることにより回転するステップモータと、
前記ステップモータと連動して回転することにより、零値を基準として表示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、
前記帰零方向へ回転する前記指針を、前記零位置から前記帰零方向の所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ手段と、
前記駆動信号の前記電気角を可変制御する制御処理として、前記帰零方向へ前記指針を回転させる帰零制御処理を実行する制御手段と、
前記制御手段による前記帰零制御処理の実行により、前記界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を上回った後、前記ストッパ位置の検出を開始する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする車両用指示計器。
【請求項２】
前記制御手段による前記帰零制御処理の実行中において前記位置検出手段は、前記誘起電圧が前記閾値を上回った後、当該誘起電圧が前記閾値を下回ったときの前記電気角に基づき、前記ストッパ位置を表す零点を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用指示計器。
【請求項３】
前記制御手段は、前記帰零制御処理の実行開始から設定時間以上、前記誘起電圧が前記閾値を下回り続けた場合に、前記帰零方向とは逆の離零方向へ前記指針を回転させる前記制御処理として離零制御処理を実行した後、前記帰零制御処理を再実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用指示計器。
【請求項４】
前記制御手段は、前記帰零制御処理の実行により設定時間以上、前記誘起電圧が前記閾値を上回り続けた場合に、前記帰零方向とは逆の離零方向へ前記指針を回転させる前記制御処理として離零制御処理を実行した後、前記帰零制御処理を再実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用指示計器。
【請求項１】
界磁巻線を有し、電気角に応じて変化する駆動信号が前記界磁巻線へ印加されることにより回転するステップモータと、
前記ステップモータと連動して回転することにより、零値を基準として表示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、
前記帰零方向へ回転する前記指針を、前記零位置から前記帰零方向の所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ手段と、
前記駆動信号の前記電気角を可変制御する制御処理として、前記帰零方向へ前記指針を回転させる帰零制御処理を実行する制御手段と、
前記制御手段による前記帰零制御処理の実行により、前記界磁巻線に発生する誘起電圧が閾値を上回った後、前記ストッパ位置の検出を開始する位置検出手段と、
を備えることを特徴とする車両用指示計器。
【請求項２】
前記制御手段による前記帰零制御処理の実行中において前記位置検出手段は、前記誘起電圧が前記閾値を上回った後、当該誘起電圧が前記閾値を下回ったときの前記電気角に基づき、前記ストッパ位置を表す零点を検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用指示計器。
【請求項３】
前記制御手段は、前記帰零制御処理の実行開始から設定時間以上、前記誘起電圧が前記閾値を下回り続けた場合に、前記帰零方向とは逆の離零方向へ前記指針を回転させる前記制御処理として離零制御処理を実行した後、前記帰零制御処理を再実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用指示計器。
【請求項４】
前記制御手段は、前記帰零制御処理の実行により設定時間以上、前記誘起電圧が前記閾値を上回り続けた場合に、前記帰零方向とは逆の離零方向へ前記指針を回転させる前記制御処理として離零制御処理を実行した後、前記帰零制御処理を再実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用指示計器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−７３１７１（Ｐ２０１２−７３１７１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９３８８（Ｐ２０１０−２１９３８８）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]