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技術 指針式計器

出願人 株式会社デンソー
発明者 中根秀行山田康宏
出願日 2005年9月30日 (15年4ヶ月経過) 出願番号 2005-286380
公開日 2007年4月12日 (13年10ヶ月経過) 公開番号 2007-093525
状態 特許登録済
技術分野 計測器の細部 定速走行制御及び計器板 計器板
主要キーワード 角度位置関係 最大目盛 各角度位置 目盛位置 回転角度位置情報 上下両壁 余弦波状 ポール状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年4月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

起動時の指針演出効果を維持しつつ、初期化動作を行うことが可能な指針式計器を提供すること。

解決手段

イグニッションスイッチがONされると、指針50を零目盛位置Paから最大目盛位置Pbを越えた最大目盛側ストッパ位置Pcまで正転させ、その後、最大目盛側ストッパ位置Pcから零目盛位置Paまで逆転させる演出動作を行うとともに、最大目盛側ストッパ位置Pcに到達したときに、その位置におけるカウント値Cを記憶部91に記憶する初期設定処理を行う。

概要

背景

従来、ステップモータを用いた指針式計器においては、脱調による指針指示ずれを防止するために、計器起動時に原点位置検出動作、いわゆるZPD(ゼロ・ポイントディテクション)を行っている。これは、指針を目盛側に回転させて、零目盛位置よりも低い位置に設けられた零目盛側ストッパに達したときの指針位置基準位置に設定するのである(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−125599号公報

概要

起動時の指針の演出効果を維持しつつ、初期化動作を行うことが可能な指針式計器を提供すること。イグニッションスイッチがONされると、指針50を零目盛位置Paから最大目盛位置Pbを越えた最大目盛側ストッパ位置Pcまで正転させ、その後、最大目盛側ストッパ位置Pcから零目盛位置Paまで逆転させる演出動作を行うとともに、最大目盛側ストッパ位置Pcに到達したときに、その位置におけるカウント値Cを記憶部91に記憶する初期設定処理を行う。

目的

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、起動時の指針の演出効果を維持しつつ、初期化動作を行うことが可能な指針式計器を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ステップモータの回転に応じて振れ指針と、この指針が最大目盛位置に向かって振れるとき、前記指針を停止させる最大目盛側ストッパと、起動信号を受けると、前記ステップモータを駆動して前記指針を零目盛位置から前記最大目盛側ストッパまでの範囲で往復させ、前記指針が前記最大目盛側ストッパに到達したとき、指針位置初期設定処理を行う制御手段とを備えたことを特徴とする指針式計器

請求項2

前記最大目盛側ストッパは、前記最大目盛位置を越えて所定角度だけ離れた角度位置に設置されることを特徴とする請求項1に記載の指針式計器。

請求項3

前記制御手段は、前記指針の回転角度位置を設定する位置設定手段を有し、前記初期設定処理として前記指針が前記最大目盛側ストッパに当たるとき、前記最大目盛側ストッパ位置に対応して所定の回転角度位置情報を前記位置設定手段に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の指針式計器。

請求項4

前記起動信号は、利用者利用開始を示す信号であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の指針式計器。

請求項5

前記制御手段は、前記起動信号を受けると前記初期設定処理を行い、その後表示すべき値に応じて前記指針を振らす指針表示処理を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の指針式計器。

技術分野

0001

本発明は、ステップモータを用いて指針を回転させる指針式計器に関する。

背景技術

0002

従来、ステップモータを用いた指針式計器においては、脱調による指針の指示ずれを防止するために、計器起動時に原点位置検出動作、いわゆるZPD(ゼロ・ポイントディテクション)を行っている。これは、指針を目盛側に回転させて、零目盛位置よりも低い位置に設けられた零目盛側ストッパに達したときの指針位置基準位置に設定するのである(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−125599号公報

発明が解決しようとする課題

0003

一方、起動時に指針を最大目盛位置まで正転させた後、零目盛位置まで逆転させる演出動作を行わせることで運転者に対する演出効果を狙った計器がある。このような演出動作機能を有する計器においては、起動時に原点位置検出動作と演出動作とを併せて行うようになっており、従って、指針を一旦零目盛側ストッパまで逆転させた後、最大目盛側に向けて正転させ、最後に零目盛位置に向けて逆転させるのである。

0004

しかし、本来ならば、指針を正転させた後に逆転させるという一連指針動作に、指針の逆転動作を付加したために、運転者に対して不自然な指針動作の印象を与え、結果として演出効果を損なう虞がある。

0005

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、起動時の指針の演出効果を維持しつつ、初期化動作を行うことが可能な指針式計器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するために、請求項1の発明では、ステップモータの回転に応じて振れる指針と、この指針が最大目盛位置に向かって振れるとき、指針を停止させる最大目盛側ストッパと、起動信号を受けると、ステップモータを駆動して指針を零目盛位置から最大目盛側ストッパまでの範囲で往復させ、指針が最大目盛側ストッパに到達したとき、指針位置の初期設定処理を行う制御手段とを備えたことを特徴としている。

0007

請求項1の発明によれば、最大目盛位置側に最大目盛側ストッパを設け、この最大目盛側ストッパに指針が到達したことを条件として、初期設定処理を行うようにした。このようにすれば、計器起動時に行われる演出動作に初期化動作を含ませることができるため、運転者に対して自然な指針動作の印象を与えて演出効果を維持しつつ、初期化動作を行うことができる。

0008

請求項2の発明では、最大目盛側ストッパは、最大目盛位置を越えて所定角度だけ離れた角度位置に設置されることを特徴としている。

0009

通常、車両用計器は、実測値に所定の値を加算した値を指示することが一般的であるため、実測値が最大目盛に相当する値である場合には、指針は最大目盛位置よりも所定角度離れた角度位置まで回転する。このように、指針の回転範囲は最大目盛位置を超えた角度位置にまで及ぶことから、最大目盛位置に対応する位置に最大目盛ストッパを設置するとステップモータに負担がかかるため、本構成のように、最大目盛位置よりも離れた角度位置に最大目盛側ストッパを設置することが望ましい。

0010

請求項3の発明では、制御手段は、指針の回転角度位置を設定する位置設定手段を有し、初期設定処理として指針が最大目盛側ストッパに当たるとき、最大目盛側ストッパ位置に対応して所定の回転角度位置情報を位置設定手段に設定することを特徴としている。

0011

本構成では、指針が最大目盛側ストッパ位置に到達したときの回転角度位置情報を位置設定手段に設定する構成とした。各目盛位置の角度位置と最大目盛側ストッパ位置とは所定の関係を有しているため、決定した最大目盛側ストッパ位置の角度位置情報に基づいて各角度位置の角度位置情報を取得することができる。

0012

請求項4の発明では、起動信号は、利用者利用開始を示す信号であることを特徴としている。

0013

これにより、利用者の利用開始毎に行われる演出動作とともに、初期設定処理を行うことができる。尚、起動信号としては、例えばイグニッションスイッチがONされたことを示す信号、シートに配されたシートセンサからの検出信号、あるいはドアカーテシランプスイッチからの検出信号が挙げられる。

0014

請求項5の発明では、制御手段は、起動信号を受けると初期設定処理を行い、その後表示すべき値に応じて指針を振らす指針表示処理を行うことを特徴としている。このようにすれば、起動毎に、指針表示処理に先立って初期設定処理が行われるため、常に正確な指針表示を行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

<第1の実施形態>
本発明に係る指針式計器を2輪車用スピードメータに適用した一実施形態について図1ないし図10を参照して説明する。尚、図中の矢印Xの方向を上方向、矢印Taの方向を時計方向、矢印Tbの方向を反時計方向とする。本実施形態のスピードメータは、ステップモータMを駆動源として指針50を目盛部11上で回動させるものであって、検出した車速に対応する目盛位置へ指針50を回動させることにより現在の車速を指示するものである。

0016

文字盤10の盤面には複数の目盛が円弧状に配された目盛部11が形成されている。この目盛部11を構成する目盛のうち一端側のものが車速0km/mを示す零目盛11aであり、他端側のものが車速180km/hを示す最大目盛11bである。なお、文字盤10は、環状の見返し板20の底壁21に形成した開口部21aにその裏面側から併設されている。

0017

指示計器は、図2に示すように、回動内機30、配線板40及び指針50を備えている。回動内機30は、内機本体30aと、指針軸30bとからなる。内機本体30aは、配線板40の裏面側に組み付けられたケーシング30c内に、2相式ステップモータM、減速歯車列G及びストッパ機構STを内蔵し、文字盤10に対応する位置に配されている。指針軸30bは、ケーシング30cの上下両壁に回転可能に支持されているとともに、ステップモータMの回転を減速伝達する減速歯車列Gの出力段歯車34(後述する)と同軸的に支持されており(図3又は図4参照)、ケーシング30cの上壁、配線板40及び文字盤10の貫通穴部12を通り文字盤10上に延出している。

0018

また、指針50はその固定端51が指針軸30bに軸支されて文字盤10の表面に沿って回動し、零目盛11aに対応する位置(零目盛位置Pa)と、最大目盛に対応する位置(最大目盛位置Pb)を越え、その位置よりも所定角度離れた角度位置である最大目盛側ストッパ位置Pcとの間で回動する。ここで、零目盛位置Paから最大目盛位置Pまでの角度範囲はθ1とされており、零目盛位置Paから最大目盛側ストッパ位置Pcまでの角度範囲はθ2とされている。尚、当該指針50は、計器停止時には、零目盛位置Paに停止するようになっている。

0019

ステップモータMは、図3及び図4に示すように、ステータMsと、マグネットロータMrとを備えている。ステータMsは、ケーシング30c内にて文字盤10に並行に支持されており、このステータMsは、ヨーク31と、界磁巻線32、33とを備えている。ヨーク31は、ポール状の両磁極31a、31bの他いくつかの磁極を備えており、磁極31aには界磁巻線32が巻装され、磁極31bには界磁巻線33が巻装されている。

0020

また、マグネットロータMrは、ヨーク31内に位置してこのヨークと共に磁気回路を形成するように、後述する回転軸35aに同軸的に支持されており、このマグネットロータMrの外周面には、その周方向に沿い、N極とS極とが交互に多数着磁して形成されている。ここで、マグネットロータMrは、その回転に伴い、そのN極又はS極でもって、ヨーク31の各磁極31a、31bその他の各磁極の先端面に狭隙を介して対向するようになっているが、マグネットロータMrの回転は、当該マグネットロータの磁極数分の1ずつなされる。なお、回転軸35aは、ケーシング30cの上下両壁に指針軸30bに平行にかつ回転可能に支持されている。

0021

このように構成したステップモータMにおいて、互いに位相を90度にする余弦波状駆動電圧及び正弦波状駆動電圧が対応する界磁巻線32及び33に印加されると、これら各界磁巻線32、33に流れる電流により対応する磁極31a、31bに余弦波状及び正弦波状磁束が発生し、マグネットロータMrがヨーク31との間に磁気回路を形成して正転(逆転)する。この正転(逆転)は時計方向Ta(反時計方向Tb)への回転に相当する。

0022

減速歯車列Gは、上述した出力段歯車34、入力段歯車35及び中間歯車36,37を備えており、これら各出力段歯車34、入力段歯車35及び中間歯車36,37は、ステップモータMの回転速度を所定の低速に落とすような減速比を減速歯車列Gに与えるように噛合して構成されている。

0023

ストッパ機構STは、短冊凸条38と、L字状の最大目盛側ストッパ39とを備えている。凸条38は、出力段歯車34の表面のうち、指針50の直下位置に、その中心から径方向に延びるようにして突出形成されている。ストッパ39は、ケーシング30c内にその低壁から指針軸30bに平行に延出しており、先端部39aが、最大目盛側ストッパ位置Pcにあるときの指針50の長手方向の直下においてL字状に出力段歯車34の表面上に向け延出している。ここで、先端部39aの受け側端面39bが指針50の最大目盛側ストッパ位置Pcに対応している。従って、指針50がステップモータMの正転により最大目盛側ストッパ位置Pcに達したとき、凸条38の係止端面38aが、腕39の受け側端面39bに係止する。

0024

さて、本実施形態の電気的構成図5に示すように、ステップモータM、スイッチ部60、車速センサ70、駆動回路部80、及びコントローラ部90(制御手段)からなる。尚、ステップモータMの構成については上述した通りであるからその説明を省略する。

0025

スイッチ部60は、運転者が車両を利用開始することを検出するものであって、例えば、イグニッションスイッチにより構成されており、当該スイッチがONされたときには、その検出信号S(起動信号)をコントローラ部90に対して出力する。また、車速センサ70は、車両の走行速度を検出するもので、検出した車速に応じた検出信号Ssをコントローラ部90に出力する。

0026

駆動回路部80は、コントローラ部90からの制御信号Scに基づいてステップモータMの界磁巻線32,33に余弦波状駆動電圧及び正弦波状駆動電圧を印加し、このステップモータMを正転又は逆転動作させることで指針を回動させる。また、界磁巻線32,33に発生する誘起電圧を検出し、その検出値Dをコントローラ部90に出力する。

0027

コントローラ部90は、指針50を所定の角度位置(目盛位置)にまで正転又は逆転させるための制御信号Scを駆動回路80に対して送信する。この制御信号Scは、零目盛位置Paを基準位置としたときの指針の振れ角を算出し、現在の振れ角と目標となる振れ角との角度差に応じて指針50を正転又は逆転させるための信号である。具体的には、後述する初期設定処理時において設定される最大目盛側ストッパ位置Pcのカウンタ値Cから、この最大目盛側ストッパ位置Pcとの角度位置関係に基づいて各角度位置のカウンタ値Cが決定されており、現在の角度位置(振れ角)のカウンタ値Cと目標となる角度位置(振れ角)のカウンタ値Cとの差分値に応じたパルス信号列を駆動回路部80に送信するのである。

0028

また、当該コントローラ部90の内部には、記憶部91(位置情報設定手段)が備えられており、上述した最大目盛側ストッパ位置Pcのカウント値C(角度位置情報)を記憶するための領域が確保されている。

0029

本実施形態の構成は以上であり、続いてその動作についてコントローラ部90の処理を中心に説明する。運転者が車両に設けられたイグニッションスイッチをONすることにより、コントローラ部90に検出信号Sが受信され、当該コントローラ部90は図6に示すように、演出動作・初期設定処理を実行し(ステップS10)、その後車速を指示する指針表示処理を実行する(ステップS20)。尚、イグニッションスイッチがOFFされると各処理が終了し、ONされる毎に上記の順序で処理が実行される。

0030

図7に示す演出動作・初期設定処理では、初めに指針50の振れ角をθ1とする制御信号Scを送信し、指針50を零目盛位置Paから最大目盛位置Pbまで正転させる(ステップS110、図8(A)の矢印(1))。続いて、指針50を正転させるための制御信号Scを送信するとともに、指針50が最大目盛側ストッパ位置Pcに到達したか否かを判定する(ステップS120、ステップS130)。最大目盛側ストッパ位置Pcへの到達判定は、具体的には以下のようにして行う。即ち、駆動回路80から出力される誘起電圧の検出値Dが所定の閾値よりも低いことを条件として最大目盛側ストッパ位置Pcに到達したと判定するのである。これは、指針50が最大目盛側ストッパ位置Pcに到達せずに正転し続けているときには、界磁巻線32,33には所定の誘起電圧が発生する一方、指針50が最大目盛側ストッパ位置Pcに到達して正転不能となったときには、界磁巻線32,33への誘起電圧は略0Vとなる。これにより、誘起電圧が閾値よりも低いことを条件として最大目盛側ストッパ位置Pcへ到達したことを検出する。尚、閾値は、例えば指針正転時に発生する誘起電圧の半分の値に設定する。

0031

また、上記ステップS120では、駆動回路80に送信するパルス信号列の周波数をステップS110における周波数よりも低くして、指針50の回転速度を低下させるようにしても良い。これによって、指針50が最大目盛側ストッパ位置Pcに当接する際の負担(衝撃)を低減させることができる。

0032

従って、本処理では、指針50が最大目盛側ストッパ位置Pcに到達するまで(振れ角θ2となるまで)は制御信号Scを送信し(ステップS120、ステップS130でNo)、最大目盛側ストッパ位置Pcに到達したときには、制御信号Scの送信を停止する(ステップS130でYes、図8(A)の矢印(2))。そして、当該ストッパ位置Pcにおいてカウント値Cを設定し、これを記憶部91に記憶する(ステップS140。請求項に記載の「初期設定処理」に相当する。)。

0033

この後、振れ角0°とするための制御信号Scを送信し、指針50を最大目盛側ストッパ位置Pcから、零目盛位置Paまで逆転させる(ステップS150、図8(A)の矢印(3))。

0034

上記処理が終了すると、車速センサ70から出力された検出信号Ssに基づいて対応する目盛位置まで指針50を正転又は逆転させるために、駆動回路部80に制御信号Scを送信する指針表示処理を実行する(ステップS20)。

0035

従って、本実施形態では、イグニッションスイッチがONされると、指針50が零目盛位置Paから最大目盛位置Pbを越えた最大目盛側ストッパ位置Pcまで正転し、その後、最大目盛側ストッパ位置Pcから零目盛位置Paまで逆転するという演出動作とともに初期化動作が行われ(図8(B)参照)、その後に、車速に応じた振れ角にまで指針を回動させて当該車速を指示する指示表示動作が行われる。

0036

本実施形態によれば、最大目盛位置Pbよりも大きい角度位置に最大目盛側ストッパ39を設け、最大目盛側ストッパ位置Pcに指針50が到達したときに、初期設定処理を行うようにした。このようにすれば、計器起動時に行われる演出動作に初期化動作を含ませることができるため、運転者に対して自然な指針動作の印象を与えて演出効果を維持しつつ、初期化動作を行うことができる。

0037

通常、計器は、実測値に所定の値を加算した値を指示することが一般的であるため、実測値が最大目盛に相当する値である場合には、指針50は最大目盛位置よりも所定角度離れた角度位置まで回転する。このように、指針50の回転範囲は最大目盛位置Pbを超えた角度位置にまで及ぶことから、最大目盛位置Pbに対応する位置に最大目盛側ストッパ39を設置するとステップモータMに負担がかかるため、本実施形態のように、最大目盛位置Pbよりも離れた角度位置に最大目盛側ストッパ30を設置することが望ましい。

0038

また、本実施形態では、指針50が最大目盛側ストッパ位置Pcに到達したときのカウンタ値Cを記憶部91に記憶する構成とした。各目盛位置の角度位置と最大目盛側ストッパ位置Pcとは所定の関係を有しているため、記憶した最大目盛側ストッパ位置Pcのカウンタ値Cに基づいて各角度位置のカウンタ値Cを決定することができる。

0039

また、運転者によるイグニッションスイッチのON操作により上記初期設定処理を行なうようにしているから、利用開始毎に行われる演出動作とともに、初期設定処理を行うことができる。尚、イグニッションスイッチの他には、シートに配したシートセンサからの検出信号に基づいて上記演出動作・初期設定処理を実行するようにしても良い。また、本実施形態の計器を4輪車に適用する場合には、例えば、ドアカーテシランプスイッチの検出信号(開扉信号)に基づいて上記処理を実行するようにしても良い。

0040

また、本実施形態では、初期設定処理を行い、その後に指針表示処理を行うようにしているから、起動毎に、指針表示処理に先立ってカウンタ値Cの設定(初期設定処理)が行われるため、常に正確な指針表示を行うことができる。

0041

尚、本実施形態では、ストッパ39を最大目盛位置Pbを越えて所定角度だけ離れた角度位置に設置し、指針50が最大目盛側ストッパ位置Pcに到達したことを条件として初期設定処理を行う構成としていたが、このストッパ39を最大目盛位置Pbと同一位置に設置し、指針50が最大目盛位置Pbに到達したことを条件として初期設定処理を行なうようにしても良い。

図面の簡単な説明

0042

本実施形態のスピードメータの一実施形態を示す正面図である。
スピードメータのA−A線における部分断面図である。
回動内機に内蔵したステップモータ及びストッパ機構の斜視図である。
ステップモータの平面図である。
スピードメータの電気的構成を示した概念図である。
コントローラ部の処理内容を示したフローチャートである。
演出動作・初期設定処理の内容を示したフローチャートである。
(A)は演出動作・初期設定処理時における指針の動作を示した図である。(B)は指針の振れ角(角度位置)の時間変化を示したタイムチャートである。

符号の説明

0043

11…目盛部
11a…零目盛
11b…最大目盛
30…回動内機
30a…内機本体
30b…指針軸
38…短冊状凸条
39…最大目盛側ストッパ
50…指針
60…スイッチ部
70…車速センサ
80…駆動回路部
90…コントローラ部
91…記憶部
S…検出信号
Pa…零目盛位置
Pb…最大目盛位置
Pc…最大目盛側ストッパ位置

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