(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ値を下限値から上限値にかけて円弧状に表示してなる表示部を有する目盛り盤と、
この目盛り盤の面に沿い回動するように支持される指針と、
交流の駆動信号を入力されて交流磁束を発生する界磁巻線を備えたステータと、このステータ内で回転可能に支持されて前記交流磁束に応じて回転するマグネットロータとを備えるステップモータと、
前記マグネットロータの回転に伴い減速回転しこれに応じて前記指針を回動する減速歯車手段と、
前記指針が前記アナログ値の前記下限値に対応する帰零位置に達したとき前記減速歯車手段の減速回転を停止するストッパ手段と、
アナログ入力に応じて前記駆動信号を前記界磁巻線に入力する駆動信号入力手段と、
前記指針を前記帰零位置に戻すとき交流の帰零信号を前記界磁巻線に入力する帰零信号入力手段とを備える車両用指示計器において、
前記帰零信号が、その前記界磁巻線への入力後、少なくとも二回目以後の零レベルに対応する位相角に進んだときの所定の電気角を予め記憶する記憶手段と、
前記帰零信号入力手段が前記帰零信号を前記界磁巻線に入力した後前記帰零信号の位相角が前記所定の電気角に進んだか否かにつき判定する第１判定手段と、
この第１判定手段が前記所定の電気角に進んだと判定したとき前記界磁巻線を前記帰零信号から遮断してこの遮断時に生ずる前記界磁巻線の誘起電圧が前記ストッパ手段による前記減速歯車手段の減速回転の停止を表す所定の低電圧以下か否かを判定する第２判定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】
アナログ値を下限値から上限値にかけて円弧状に表示してなる表示部を有する目盛り盤と、
この目盛り盤の面に沿い回動するように支持される指針と、
交流の駆動信号を入力されて交流磁束を発生する界磁巻線を備えたステータと、このステータ内で回転可能に支持されて前記交流磁束に応じて回転するマグネットロータとを備え、当該マグネットロータの回転に応じて前記指針を回動するステップモータと、
前記指針が前記アナログ値の前記下限値に対応する帰零位置に達したとき当該指針を停止させるストッパ手段と、
アナログ入力に応じて前記駆動信号を前記界磁巻線に入力する駆動信号入力手段と、
前記指針を前記帰零位置に戻すとき交流の帰零信号を前記界磁巻線に入力する帰零信号入力手段とを備える車両用指示計器において、
前記帰零信号が、その前記界磁巻線への入力後、少なくとも二回目以後の零レベルに対応する位相角に進んだときの所定の電気角を予め記憶する記憶手段と、
前記帰零信号入力手段が前記帰零信号を前記界磁巻線に入力した後前記帰零信号の位相角が前記所定の電気角に進んだか否かにつき判定する第１判定手段と、
この第１判定手段が前記所定の電気角に進んだと判定したとき前記界磁巻線を前記帰零信号から遮断してこの遮断時に生ずる前記界磁巻線の誘起電圧に基づき前記ストッパ手段による前記指針の停止を表す所定の低電圧か否かを判定する第２判定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３】
マグネットロータと、アナログ入力に応じ交流の駆動信号を入力されて前記マグネットロータと電磁結合しながら当該マグネットロータを回転する界磁巻線とを有するステップモータと、
前記マグネットロータの回転に伴い回動する指針をその帰零位置に戻すとき、前記界磁巻線に交流の帰零信号を入力する帰零信号入力手段と、
前記指針が帰零位置に戻ったとき当該指針の回動を停止するストッパ手段とを備える車両用指示計器において、
前記帰零信号が、その前記界磁巻線への入力後、少なくとも二回目以後の零レベルに対応する位相角に進んだときの所定の電気角を予め記憶する記憶手段と、
前記帰零信号入力手段が前記帰零信号を前記界磁巻線に入力した後前記帰零信号の位相角が前記所定の電気角に進んだか否かにつき判定する第１判定手段と、
この第１判定手段が前記所定の電気角に進んだと判定したとき前記界磁巻線を前記帰零信号から遮断してこの遮断時に生ずる前記界磁巻線の誘起電圧に基づき前記ストッパ手段による前記指針の停止を表す所定の低電圧か否かを判定する第２判定手段とを備えることを特徴とする車両用指示計器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステップモータを指針の駆動源として採用してなる車両用指示計器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車両用指示計器においては、ステップモータ及びこのステップモータにより駆動される減速歯車列が目盛り盤の裏面側に配設されたものがある。そして、減速歯車列において、その入力段歯車がステップモータにより駆動されると、出力段歯車が減速回転して指針軸を介し指針を目盛り盤の表面に沿い回動させる。
【０００３】
また、指示計器は、ストッパ及びこのストッパに係止する腕を有するストッパ機構を備えている。ここで、このストッパ機構においては、ストッパは、指針が目盛り盤の目盛りの零位置（帰零位置）に戻ったときの当該指針の回動位置に対応する位置にて、出力段歯車の端面に突出形成されている。また、腕は、目盛り盤の裏面側にて静止部材に支持されて、その先端部により、指針の帰零位置への回動時にストッパに係止するようになっている。このことは、ストッパ機構は、腕のストッパとの係止によって、指針を帰零位置に停止させることを意味する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記指示計器では、指針をその帰零位置に向け回動させるにあたっては、余弦波状帰零電圧をステップモータに強制的に印加する。そして、この印加により、ステップモータのマグネットロータが帰零位置に向けて回転する過程において、このマグネットロータの回転速度に応じて当該ステップモータのステータの界磁巻線に発生する誘起電圧が所定の閾値電圧以下になったとき、指針が帰零位置に達したものと判定し、ステップモータに対する帰零電圧の印加を停止する。
【０００５】
しかし、上述のようにステップモータに帰零電圧を印加しても、その初期段階においては、マグネットロータの回転速度が適正には上昇しておらず、この回転速度に応じて界磁巻線に生ずる誘起電圧が低い。従って、このような低い誘起電圧でもって上記閾値電圧よりも低いと判定すると、指針が実際には帰零位置に達していないのに、当該指針が帰零位置に達したものと誤判定してしまうという不具合を招く。
【０００６】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処すべく、ステップモータを指針の駆動源として用いる車両用指示計器において、指針を帰零位置に向け回動させるためにステップモータに交流の帰零信号を入力したとき、当該ステップモータのマグネットロータの回転速度が適正に上昇した状態にて指針の帰零位置への到達の有無を判定することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決にあたり、請求項１に記載の発明に係る車両用指示計器は、アナログ値を下限値から上限値にかけて円弧状に表示してなる表示部を有する目盛り盤と、この目盛り盤の面に沿い回動するように支持される指針と、交流の駆動信号を入力されて交流磁束を発生する界磁巻線を備えたステータと、このステータ内で回転可能に支持されて交流磁束に応じて回転するマグネットロータとを備えるステップモータと、マグネットロータの回転に伴い減速回転しこれに応じて指針を回動する減速歯車手段と、指針がアナログ値の下限値に対応する帰零位置に達したとき減速歯車手段の減速回転を停止するストッパ手段と、アナログ入力に応じて駆動信号を界磁巻線に入力する駆動信号入力手段と、指針を帰零位置に戻すとき交流の帰零信号を界磁巻線に入力する帰零信号入力手段とを備える。当該指示計器において、帰零信号が、その界磁巻線への入力後、少なくとも二回目以後の零レベルに対応する位相角に進んだときの所定の電気角を予め記憶する記憶手段と、帰零信号入力手段が帰零信号を界磁巻線に入力した後帰零信号の位相角が所定の電気角に進んだか否かにつき判定する第１判定手段と、この第１判定手段が所定の電気角に進んだと判定したとき界磁巻線を帰零信号から遮断してこの遮断時に生ずる界磁巻線の誘起電圧がストッパ手段による減速歯車手段の減速回転の停止を表す所定の低電圧以下か否かを判定する第２判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
以上のように、予め、上記所定の電気角を記憶手段に記憶し、帰零信号を界磁巻線に入力した後帰零信号の位相角が所定の電気角に進んだと判定したとき、界磁巻線を帰零信号から遮断してこの遮断時に生ずる界磁巻線の誘起電圧が上記所定の低電圧以下か否かを判定する。
【０００９】
換言すれば、誘起電圧が上記所定の低電圧以下か否かを判定するタイミングは、帰零信号が最初の零レベルに対応する位相角に進んだときではなく、上記所定の電気角に進んだときに限られる。
【００１０】
従って、ステップモータの帰零方向への回転速度が上昇不十分であるために誘起電圧が所定の低電圧以下になることがあっても、当該回転速度が十分に上昇すると考えられる上記所定の電気角で、指針の帰零位置への到達を判定するので、ストッパ手段による停止が成立していないにもかかわらず誤って停止の成立と判定することはない。その結果、ストッパ手段による停止の判定、即ち指針の帰零位置への到達の判定が常に精度よくなされ得る。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明に係る車両用指示計器は、アナログ値を下限値から上限値にかけて円弧状に表示してなる表示部を有する目盛り盤と、この目盛り盤の面に沿い回動するように支持される指針と、交流の駆動信号を入力されて交流磁束を発生する界磁巻線を備えたステータと、このステータ内で回転可能に支持されて交流磁束に応じて回転するマグネットロータとを備え、当該マグネットロータの回転に応じて指針を回動するステップモータと、指針がアナログ値の下限値に対応する帰零位置に達したとき当該指針を停止させるストッパ手段と、アナログ入力に応じて駆動信号を界磁巻線に入力する駆動信号入力手段と、指針を帰零位置に戻すとき交流の帰零信号を界磁巻線に入力する帰零信号入力手段とを備える。当該指示計器において、帰零信号が、その界磁巻線への入力後、少なくとも二回目以後の零レベルに対応する位相角に進んだときの所定の電気角を予め記憶する記憶手段と、帰零信号入力手段が帰零信号を界磁巻線に入力した後帰零信号の位相角が所定の電気角に進んだか否かにつき判定する第１判定手段と、この第１判定手段が所定の電気角に進んだと判定したとき界磁巻線を帰零信号から遮断してこの遮断時に生ずる界磁巻線の誘起電圧に基づきストッパ手段による指針の停止を表す所定の低電圧か否かを判定する第２判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、請求項１に記載の発明とは異なり、減速歯車手段がなくても、当該請求項１に記載の発明と同様の作用効果を達成できる。このような作用効果は、マグネットロータの磁極数が多い程、著しい。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明に係る車両用指示計器は、マグネットロータと、アナログ入力に応じ交流の駆動信号を入力されてマグネットロータと電磁結合しながら当該マグネットロータを回転する界磁巻線とを有するステップモータと、マグネットロータの回転に伴い回動する指針をその帰零位置に戻すとき、界磁巻線に交流の帰零信号を入力する帰零信号入力手段と、指針が帰零位置に戻ったとき当該指針の回動を停止するストッパ手段とを備える。当該指示計器において、帰零信号が、その界磁巻線への入力後、少なくとも二回目以後の零レベルに対応する位相角に進んだときの所定の電気角を予め記憶する記憶手段と、帰零信号入力手段が帰零信号を界磁巻線に入力した後帰零信号の位相角が所定の電気角に進んだか否かにつき判定する第１判定手段と、この第１判定手段が所定の電気角に進んだと判定したとき界磁巻線を帰零信号から遮断してこの遮断時に生ずる界磁巻線の誘起電圧に基づきストッパ手段による指針の停止を表す所定の低電圧か否かを判定する第２判定手段とを備えることを特徴とする。これによっても、請求項２に記載の発明と同様の作用効果を達成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る乗用車用指示計器の一例を示しており、この指示計器は、車速計として、当該乗用車の車室内に設けたインストルメントパネルに配設されている。
【００１６】
この指示計器は、図１及び図２にて示すごとく、計器板１０を備えている。この計器板１０は、図１にて示すごとく、目盛り盤１０ａを備えており、この目盛り盤１０ａには、車速を下限値（車速零ｋｍ／ｈ）から上限値（車速１８０ｋｍ／ｈ）にかけて円弧状に表示する車速表示部１１が形成されている。なお、この車速表示部１１は、円弧状の複数の目盛りの内周に沿い複数の数を表示して構成されている。
【００１７】
また、指示計器は、図１及び図２にて示すごとく、指針２０、回動内機３０及び配線板４０を備えている。指針２０は、その回動基部２１にて、後述する指針軸３０ｂの先端部に支持されて目盛り盤１０ａの表面に沿い回動するようになっている。この指針２０は、目盛り盤１０ａの円弧状車速表示部１１の全範囲に亘り回動するようになっており、当該指針２０は、その帰零位置、即ち、目盛り盤１０ａの円弧状車速表示部１１の下限値（車速零ｋｍ／ｈ）に対応する位置にて、後述のように停止するようになっている。
【００１８】
回動内機３０は、内機本体３０ａと、指針軸３０ｂとを備えている。内機本体３０ａは、目盛り盤１０ａに対応する位置にて、配線板４０にその裏面側から組み付けられている。当該内機本体３０ａは、ケーシング３０ｃ（図２参照）内に、２相式ステップモータＭ（図３乃至図５参照）、減速歯車列Ｇ（図３参照）及びストッパ機構Ｓ（図３参照）を内蔵してなるもので、この内機本体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、この減速歯車列Ｇの出力段歯車３４（後述する）と同軸的に支持した指針軸３０ｂを回動する。
【００１９】
なお、ケーシング３０ｃは、その上壁にて配線板４０にその裏面側から支持されている。また、指針軸３０ｂは、ケーシング３０ｃの上壁及び下壁にて回動可能に支持されており、この指針軸３０ｂは、ケーシング３０ｃの上壁、配線板４０及び目盛り盤１０ａの貫通穴部１２を通り回動可能に延出している。また、配線板４０は、計器板１０の裏面側にてこれに並行に配設されている。
【００２０】
ステップモータＭは、図３及び図４にて示すごとく、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内にて計器板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、両界磁巻線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。
【００２１】
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。
【００２２】
このように構成したステップモータＭにおいて、互いに位相を異（例えば、９０度）にする各余弦波状駆動電圧（後述する）が対応の各界磁巻線３２、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の磁極３１ａ、３１ｂに余弦波状磁束が互いに位相を異にして発生し、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する。
【００２３】
減速歯車列Ｇは、上述した出力段歯車３４、入力段歯車３５及び両中間歯車３６及び３７を備えており、これら各出力段歯車３４、入力段歯車３５及び両中間歯車３６及び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に与えるように構成されている。
【００２４】
両中間歯車３６、３７は、出力段歯車３４と入力段歯車３５との間に位置して、ケーシング３０ｃの上下両壁に回転可能にかつ指針軸３０ｂに平行に支持した回転軸３６ａに同軸的に支持されている。ここで、中間歯車３６は出力段歯車３４と噛合しており、この中間歯車３６の径は中間歯車３７の径及び出力段歯車３４の径よりも小さい。入力段歯車３５は、回転軸３５ａに同軸的に支持されており、この入力段歯車３５は、中間歯車３７と噛合している。ここで、入力段歯車３５の径は中間歯車３７の径よりも小さい。
【００２５】
ストッパ機構Ｓは、短冊板状ストッパ３８と、Ｌ字状腕３９とを備えている。ストッパ３８は、指針２０の帰零位置に対応する位置にて、出力段歯車３４の表面に突出形成されている。換言すれば、ストッパ３８は、指針２０の指針軸３０ｂの先端部からの延出方向に対応するように、指針軸３０ｂから半径方向に向け出力段歯車３４の表面に突出形成されている。
【００２６】
腕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、この腕３９は、その先端部３９ａにて、指針２０の長手方向の直下においてＬ字状に出力段３４の表面上に向け延出している。ここで、腕３９の先端部３９ａの図３にて図示時計方向端面３９ｂが指針２０の帰零位置に対応している。これにより、指針２０がステップモータＭの逆転により帰零位置に達したとき、ストッパ３８が、その図３にて図示反時計方向面３８ａにて腕３９の時計方向端面３９ｂに係止する。この係止をストッパ機構Ｓの係止という。
【００２７】
次に、ステップモータＭのための電気回路構成について図５を参照して説明する。マイクロコンピュータ５０は、図６及び図７にて示すフローチャートに従いコンピュータプログラムを実行し、この実行中において、車速センサ６０の検出出力及びＥＥＰＲＯＭ９０の記憶データ（後述する）に基づき、両駆動装置７０、８０を介しステップモータＭを駆動する処理及びストッパ機構Ｓの係止判定処理等を行う。なお、マイクロコンピュータ５０は、バッテリＢから直接給電されて作動する。また、上記コンピュータプログラムはマイクロコンピュータ５０のＲＯＭに予め記憶されている。
【００２８】
車速センサ６０は、当該乗用車の車速を検出する。駆動装置７０は、駆動回路７０ａと、両切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃとを備えている。駆動回路７０ａは、マイクロコンピュータ５０による制御のもと、両切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃを介し界磁巻線３２を駆動する。なお、駆動回路７０ａは、その両入力端子にて、マイクロコンピュータ５０の両出力端子５１、５２に接続されている。
【００２９】
切り替えスイッチ７０ｂは、マイクロコンピュータ５０により切り替え制御されるもので、この切り替えスイッチ７０ｂは、両固定接点７１、７２と、これら両固定接点７１、７２のいずれかに切り替え投入される切り替え接点７３とにより構成されている。この切り替えスイッチ７０ｂにおいて、固定接点７１への切り替え接点７３の投入状態を第１投入状態といい、固定接点７２への切り替え接点７３の投入状態を第２投入状態といい、切り替え接点７３の両固定接点７１、７２からの解離状態を開放状態という。
【００３０】
また、切り替えスイッチ７０ｃは、マイクロコンピュータ５０により切り替え制御されるもので、この切り替えスイッチ７０ｃは、両固定接点７４、７５と、これら両切り替え接点７４、７５のいずれかに切り替え投入される切り替え接点７６とにより構成されている。この切り替えスイッチ７０ｃにおいて、固定接点７４への切り替え接点７６の投入状態を第１投入状態といい、固定接点７５への切り替え接点７６の投入状態を第２投入状態といい、切り替え接点７６の両固定接点７４、７５からの解離状態を開放状態という。
【００３１】
ここで、両切り替え接点７３、７６の間には、ステップモータＭの界磁巻線３２が接続されている。本実施形態では、界磁巻線３２をＡ相巻線３２ともいう。これに伴い、Ａ相巻線３２への駆動電圧をＡ相駆動電圧という。また、両固定接点７２、７５はマイクロコンピュータ５０の両出力端子５５、５６に接続され、両固定接点７１、７４は駆動回路７０ａの両出力端子に接続されている。
【００３２】
駆動装置８０は、駆動回路８０ａと、両切り替えスイッチ８０ｂ、８０ｃとを備えている。駆動回路８０ａは、マイクロコンピュータ５０による制御のもと、両切り替えスイッチ８０ｂ、８０ｃを介し界磁巻線３３を駆動する。なお、駆動回路８０ａは、その両入力端子にて、マイクロコンピュータ５０の両出力端子５３、５４に接続されている。
【００３３】
切り替えスイッチ８０ｂは、マイクロコンピュータ５０により切り替え制御されるもので、この切り替えスイッチ８０ｂは、両固定接点８１、８２と、これら両固定接点８１、８２のいずれかに切り替え投入される切り替え接点８３とにより構成されている。この切り替えスイッチ８０ｂにおいて、固定接点８１への切り替え接点８３の投入状態を第１投入状態といい、固定接点８２への切り替え接点８３の投入状態を第２投入状態といい、切り替え接点８３の両固定接点８１、８２からの解離を開放状態という。
【００３４】
また、切り替えスイッチ８０ｃは、マイクロコンピュータ５０により切り替え制御されるもので、この切り替えスイッチ８０ｃは、両固定接点８４、８５と、これら両固定接点８４、８５のいずれかに切り替え投入される切り替え接点８６とにより構成されている。この切り替えスイッチ８０ｃにおいて、固定接点８４への切り替え接点８６の投入状態を第１投入状態といい、固定接点８５への切り替え接点８６の投入状態を第２投入状態といい、切り替え接点８６の両固定接点８４、８５からの解離を開放状態という。
【００３５】
ここで、両切り替え接点８３、８６の間には、ステップモータＭの界磁巻線３３が接続されている。本実施形態では、界磁巻線３３をＢ相巻線３３ともいう。これに伴い、Ｂ相巻線３３への駆動電圧をＢ相駆動電圧という。また、両固定接点８２、８５はマイクロコンピュータ５０の両出力端子５７、５８に接続され、両固定接点８１、８４は駆動回路８０ａの両出力端子に接続されている。なお、本実施形態では、Ａ相及びＢ相の各駆動電圧は互いに位相を９０度だけ異にする各余弦波状駆動電圧である。
【００３６】
ＥＥＰＲＯＭ９０には、後述のように指針２０の帰零位置への到達を判定する判定基準が基準データでもって書き込まれている。
【００３７】
以上のように構成した本実施形態の作動について説明する。この説明に先立ち、上記基準データのＥＥＰＲＯＭ９０への書き込み方法について説明する。当該基準データのＥＥＰＲＯＭ９０への書き込みは、通常、指示計器の製造工場においてなされるが、この書き込みにあたり、図８にて示すような書き込み回路Ｅを準備する。この書き込み回路Ｅは、図５にて示す回路において、マイクロコンピュータ５０、イグニッションスイッチＩＧ及びバッテリＢに代えて、マイクロコンピュータ５０ａ、操作スイッチＳＷ及び直流電源Ｂａを採用し、また、車速センサ６０を除いた構成となっている。
【００３８】
マイクロコンピュータ５０ａは、書き込みプログラムを図９及び図１０にて示すフローチャートに従い実行し、この実行中において、両駆動装置７０、８０を介してステップモータＭを指針２０の帰零位置側に向けて回動する処理及び上記基準データの決定出力処理等を行う。このマイクロコンピュータ５０ａには、上記書き込みプログラムが予め記憶されている。なお、当該マイクロコンピュータ５０ａは、操作スイッチＳＷを介し直流電源Ｂａから給電されて作動する。また、マイクロコンピュータ５０ａと両駆動装置７０、８０との間の接続は、上述したマイクロコンピュータ５０と両駆動装置７０、８０との間の接続と同様になされている。
【００３９】
このような書き込み回路Ｅを用いて上記基準データをＥＥＰＲＯＭ９０に以下のように書き込む。操作スイッチＳＷをオンすれば、マイクロコンピュータ５０ａは直流電源Ｂａから給電されて作動し書き込みプログラムの実行を図９及び図１０のフローチャートに従い開始する。すると、図９のステップ１００において、各切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ及び８０ｃを第１投入状態に切り替える処理がなされる。
【００４０】
これに伴い、各切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ及び８０ｃが、共に、マイクロコンピュータ５０ａにより第１投入状態に切り替えられる。このため、駆動回路７０ａの両出力端子が両切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃを通してステップモータＭのＡ相巻線３２の両端に接続されるとともに、駆動回路８０ａの両出力端子が両切り替えスイッチ８０ｂ、８０ｃを通してステップモータＭのＢ相巻線３３の両端に接続される。
【００４１】
ステップ１００での処理後、ステップ１１０において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の出力処理がなされる。ここで、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧は、上述したＡ相及びＢ相の各駆動電圧をステップモータＭを逆転する位相方向に変換した各余弦波状電圧に相当する。また、ステップモータＭの回転角に対応する電気角を３６０度の範囲で４象限に分割したとき、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧は、交互に、図１１にて示す９０度毎の各電気角（以下、電気角Ａ乃至Ｄという）にて、零レベルになる。また、ストッパ機構Ｓの係止位置が図１１にて符号ａにて示す電気角に対応するものとする。
【００４２】
上述のようにステップ１１０の処理が終了すると、図１１にて図示ｂ点（ａ点の電気角よりも時計方向側の位置にある）の電気角において、マイクロコンピュータ５０ａからのＡ相帰零電圧が駆動回路７０ａにより両切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃを通してステップモータＭのＡ相巻線３２に印加されるとともに、マイクロコンピュータ５０ａからのＢ相帰零電圧が駆動回路８０ａにより両切り替えスイッチ８０ｂ、８０ｃを通してステップモータＭのＢ相巻線３３に印加されるものとする。
【００４３】
これに伴い、マグネットロータＭｒが逆転する。従って、回動内機３０は、マグネットロータＭｒの逆転に伴い指針軸３０ｂを介し指針２０を帰零位置側に向けて回動する。なお、指針２０の回動角とＡ相及びＢ相の各帰零電圧の位相角との関係は、互いに一義的に定められている。
【００４４】
然る後、ステップ１２０において、Ａ相帰零電圧又はＢ相帰零電圧の位相角は電気角Ｄを通り電気角Ａまで進んだか否かが判定される。ここで、Ａ相帰零電圧又はＢ相帰零電圧の位相角が電気角Ａまで進んでいなければ、ステップ１２０における判定はＮＯとなる。すると、ステップ１２１において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の出力継続処理がなされる。これにより、ステップ１２０でのＹＥＳとの判定までステップモータＭはさらに逆転する。
【００４５】
しかして、ステップ１２０における判定がＹＥＳになると、次のステップ１３０において、両切り替えスイッチ７０ｂ、８０ｂを開放状態にし両切り替えスイッチ７０ｃ、８０ｃを第２投入状態にするように切り替え処理がなされる。これに伴い、マイクロコンピュータ５０ａによる制御のもと、両切り替えスイッチ７０ｂ、８０ｂが共に開放状態になり、両切り替えスイッチ７０ｃ、８０ｃが共に第２投入状態になる。
【００４６】
このため、Ａ相巻線３２は、その一端にて、開放され、その他端にて、切り替えスイッチ７０ｃの切り替え接点７６及び固定接点７５を通してマイクロコンピュータ５０ａの出力端子５６に接続される。これとともに、Ｂ相巻線３３は、その一端にて開放され、その他端にて、切り替えスイッチ８０ｃの切り替え接点８６及び固定接点８５を通してマイクロコンピュータ５０ａの出力端子５８に接続される。従って、これらの各切り替えと同時に、Ａ相巻線３２及びＢ相巻線３３には、誘起電圧がそれぞれ発生する。
【００４７】
次に、ステップ１４０において、現段階におけるＡ相巻線３２又はＢ相巻線３３からの誘起電圧がマイクロコンピュータ５０ａに入力される。すると、ステップ１５０（図１０参照）において、当該誘起電圧が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以下か否かが判定される。本実施形態では、上記閾値電圧Ｖｔｈは零電圧に近い所定の低電圧に設定されている。
【００４８】
ここで、上記閾値電圧Ｖｔｈとして、上記所定の低電圧を採用した理由について説明する。Ａ相帰零電圧のレベルは当該Ａ相帰零電圧の位相の変化に伴い余弦波状に変化する。当該Ａ相帰零電圧のレベルは、４分の１周期（電気角で９０度）に対応する位相で零となり、その位相の前後では正から負又は負から正に変化する。従って、この変化に起因するＡ相帰零電圧に対応する磁束密度も同様に変化するから、当該磁束密度の変化率は大きい。よって、この大きな変化率の磁束密度に起因して界磁巻線３２に誘起される電圧（誘起電圧）は大きく変化する。
【００４９】
一方、Ａ相帰零電圧のレベルは、そのピーク時に対応する位相の前後では極値にほぼ維持される。従って、このときのＡ相帰零電圧に対応する磁束密度は殆ど変化しないから、当該磁束密度の変化率は非常に小さい。よって、この小さな変化率の磁束密度に起因して界磁巻線３２に誘起される電圧（誘起電圧）も非常に小さい。
【００５０】
また、指針２０が帰零位置に達することでストッパ機構Ｓが係止したときにはマグネットロータＭｒの逆転は停止する。従って、このマグネットロータＭｒがＡ相帰零電圧に対応する磁束を切ることがないから、このときの界磁巻線３２の誘起電圧は零である。
【００５１】
以上より、ストッパ機構Ｓが係止したことを判定するには、上記磁束密度の変化率が大きいときを利用すれば、精度よくかつタイミングよく判定できる。そこで、本実施形態では、ステップ１５０における判定基準である所定の閾値電圧Ｖｔｈとして、大きな変化率の磁束密度を生ずるＡ相又はＢ相の帰零電圧の零レベルに近い上記所定の低電圧を採用した。従って、当該低電圧は、指針２０の帰零位置への到達を正しく判定し得る値に相当する。
【００５２】
しかして、上記誘起電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下であれば、ステップ１５１において、電気角Ａが基準データとしてＥＥＰＲＯＭ９０に出力される。これに伴い、上記基準データが電気角ＡでもってＥＥＰＲＯＭ９０に書き込まれる。
【００５３】
一方、ステップ１５０における判定がＮＯとなる場合には、ステップ１５２において全切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ、８０ｃを第１投入状態に切り替える処理がなされる。このため、各切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ、８０ｃが上述と同様に共に第１投入状態に切り替えられる。
【００５４】
ステップ１５２における上述のような処理後、ステップ１６０において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の出力継続処理がなされる。これにより、ステップモータＭはさらに逆転する。然る後、ステップモータＭの回転角が電気角にてさらに９０度進めば、ステップ１７０における判定がＹＥＳとなり、ステップ１３０以後の処理がなされる。これに伴い、ステップ１５０での判定がＹＥＳとなれば、ステップ１５１において、電気角Ａよりもさらに９０度進んだ電気角Ｂが基準データとしてＥＥＰＲＯＭ９０に出力される。
【００５５】
この場合には、電気角Ｂが電気角Ａに代えて基準データとしてＥＥＰＲＯＭ９０に書き込まれる。以上により、ＥＥＰＲＯＭ９０への書き込み処理が終了する。なお、ステップ１７０での判定がＹＥＳとなっても、その後のステップ１５０における判定がＮＯとなる場合には、電気角Ｃ或いはＤが上記規準データとしてＥＥＰＲＯＭ９０に書き込まれる場合もある。
【００５６】
このようなＥＥＰＲＯＭ９０への基準データの書き込みの終了を前提に、上記実施形態の作動について図５の回路構成のもとで説明する。なお、この作動の説明にあたり、ＥＥＰＲＯＭ９０には、電気角Ａが基準データとして書き込まれているものとする。
【００５７】
マイクロコンピュータ５０がバッテリＢへの直結に伴い当該バッテリＢから給電されて作動すると、当該マイクロコンピュータ５０は、図６及び図７のフローチャートに従いコンピュータプログラムの実行を開始する。現段階において、当該乗用車のイグニッションスイッチＩＧがオフであれば、ステップ２００にてＮＯとの判定が繰り返される。
【００５８】
然る後、当該乗用車がイグニッションスイッチＩＧのオンのもと走行状態におかれるものとする。また、イグニッションスイッチＩＧのオンに伴い、ステップ２００における判定がＹＥＳとなり、ステップ２００ａにおいて、ＥＥＰＲＯＭ９０に書き込み済みの電気角Ａを表す基準データが当該ＥＥＰＲＯＭ９０からマイクロコンピュータ５０に読み込まれる。
【００５９】
ついで、ステップ２１０において、各切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ、８０ｃを共に第１投入状態に切り替える処理がなされる。これにより、各切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ、８０ｃが上述と同様に第１投入状態に共に切り替えられる。
【００６０】
然る後、ステップ２２０において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の各駆動回路７０ａ、８０ａへの出力処理がなされる。これに伴い、駆動回路７０ａは、マイクロコンピュータ５０からのＡ相帰零電圧を両切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃを介しＡ相巻線３２に印加するとともに、駆動回路８０ａは、マイクロコンピュータ５０からのＢ相帰零電圧をＢ相巻線３３に印加する。
【００６１】
このため、Ａ相巻線３２にはＡ相帰零電圧に基づく電流が流れ、Ｂ相巻線３３にはＢ相帰零電圧に基づく電流が流れて、マグネットロータＭｒが上述と同様に逆転し、回動内機３０は、指針軸３０ｂを介し指針２０を帰零位置に向けて回動する。
【００６２】
ステップ２２０の処理後、ステップ２３０において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の位相角は上記基準データの電気角Ａに達したか否かが判定される。現段階において、当該各帰零電圧の位相角が共に電気角Ａに達していなければ、ステップ２３０における判定がＮＯとなる。そして、ステップ２３１において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の出力継続処理がなされる。このため、ステップモータＭはさらに逆転する。
【００６３】
しかして、ステップ２２０或いはステップ２３１の処理後、ステップ２３０における判定がＹＥＳとなれば、ステップ２３２において、両切り替えスイッチ７０ｂ、８０ｂを開放状態にし両切り替えスイッチ７０ｃ、８０ｃを第２投入状態にするように切り替え処理がなされる。これに伴い、上述と同様に、両切り替えスイッチ７０ｂ、８０ｂが共に開放状態にされ、両切り替えスイッチ７０ｃ、８０ｃが共に第２投入状態にされる。
【００６４】
このため、上述と同様に、Ａ相巻線３２は、その一端の開放のもと、切り替えスイッチ７０ｃの切り替え接点７６及び固定接点７５を通してマイクロコンピュータ５０の出力端子５６に接続され、Ｂ相巻線３３は、その一端の開放のもと、その他端にて、切り替えスイッチ８０ｃの切り替え接点８６及び固定接点８５を通してマイクロコンピュータ５０の出力端子５８に接続される。従って、これらの切り替えと同時に、Ａ相巻線３２及びＢ相巻線３３には、誘起電圧がそれぞれ発生する。
【００６５】
次に、ステップ２３３において、現段階におけるＡ相巻線３２又はＢ相巻線３３からの誘起電圧がマイクロコンピュータ５０に入力される。すると、ステップ２４０において、当該誘起電圧が上記閾値電圧Ｖｔｈ以下か否かが判定される。ここで、ステップ２３３の誘起電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下でなければ、指針２０は帰零位置に達していないことから、ステップ２４０での判定がＮＯとなる。これに伴い、ステップ２４１において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の出力継続処理がなされる。このため、ステップモータＭはさらに逆転する。
【００６６】
その後、ステップ２５０において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の位相角が電気角でさらに３６０度進んだか否かが判定される。ここで、３６０度進んでいなければ、ステップ２５０における判定がＮＯとなる。以後、ステップ２５０での判定がＹＥＳとなるまで、両ステップ２４１、２５０の循環処理が繰り返される。このような状態にて、ステップ２５０における判定がＹＥＳとなると、ステップ２３２以後の処理がなされる。
【００６７】
しかして、ステップ２４０における判定がＹＥＳになると、ステップ２４２（図７参照）において、ストッパ機構Ｓの係止と判定され、ステップ２４３において、Ａ相及びＢ相の各帰零電圧の出力処理が停止される。
【００６８】
上述のように、予め、電気角Ａを表す基準データをＥＥＰＲＯＭ９０に書き込んでおき、ステップ２３０においてＡ相及びＢ相の各駆動電圧の位相角が共に電気角Ａに進んだと判定し、かつこの直後にステップ２４０においてＡ相巻線３２又はＢ相巻線３３に生ずる誘起電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下と判定したときに、ステップ２４２においてストッパ機構Ｓの係止と判定する。
【００６９】
換言すれば、ストッパ機構Ｓの係止の有無の判定を行うタイミングは、Ａ相及びＢ相の各駆動電圧の位相角が、電気角Ｄ（図１１参照）ではなく、共にＥＥＰＲＯＭ９０への書き込みデータである電気角Ａに進んだときに限られる。
【００７０】
従って、ステップモータＭのマグネットロータＭｒの逆転速度が電気角Ｄで上昇不十分であるためにＡ相巻線３２或いはＢ相巻線３３に生ずる誘起電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下になることがあっても、当該電気角Ｄで判定することなく、マグネットロータＭｒの逆転速度が十分に上昇する電気角Ａで、指針２０の帰零位置への到達を判定するので、ストッパ機構Ｓが係止していないにもかかわらず誤って係止と判定することはない。換言すれば、ストッパ機構Ｓの係止の判定、即ち指針２０の帰零位置への到達の判定が常に精度よくなされ得る。
【００７１】
また、以上のような作用効果は、基準データが電気角Ａではなく、電気角Ｂ、Ｃ、ＤのいずれかがＥＥＰＲＯＭ９０に書き込まれている場合であっても、同様に達成できる。
【００７２】
ステップ２４３での処理後、ステップ２６０において、イグニッションスイッチＩＧのオフの有無が判定される。現段階にて、イグニッションスイッチＩＧがオフされていれば、ステップ２６０での判定がＹＥＳとなる。
【００７３】
一方、ステップ２４３の処理を終了した後、ステップ２６０における判定がＮＯとなれば、コンピュータプログラムは通常処理ルーチン２７０の処理に移行する。この通常処理ルーチン２７０の処理においては、マイクロコンピュータ５０により各切り替えスイッチ７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ、８０ｃが共に第１投入状態に切り替えられた後、Ａ相及びＢ相の各駆動電圧の出力処理が車速センサ６０の検出出力に応じてなされる。
【００７４】
これに伴い、駆動回路７０ａがマイクロコンピュータ５０からのＡ相駆動電圧をＡ相巻線３２に印加するとともに駆動回路８０ａがマイクロコンピュータ５０からのＢ相駆動電圧をＢ相巻線３３に印加する。これにより、回動内機３０は、車速センサ６０の検出出力に応じて指針２０を回動させ、当該指針２０は当該乗用車の車速を目盛り盤１０ａの車速表示部１１上にて指示表示する。
【００７５】
この場合、上述のように、指針２０が正しく帰零位置に戻った後に通常処理ルーチン２７０の処理を行うので、指針２０による車速指示が精度よく行われ得る。
【００７６】
このような通常処理ルーチン２７０の処理及びステップ２８０におけるＮＯとの判定の繰り返し中において、ステップ２８０における判定がイグニッションスイッチＩＧのオフによりＹＥＳになると、ステップ２００の処理に戻る。
【００７７】
なお、本発明の実施にあたり、ステップモータＭの各界磁巻線に印加する駆動電圧或いは帰零電圧は、余弦波状電圧に限ることなく、正弦波状電圧、台形波状電圧、三角波状電圧等の交流電圧や交流電流等の交流信号であればよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、減速歯車列ＧによりステップモータＭの回転速度を減速し、この減速回転に応じて指針２０を回動する例について説明したが、これに代えて、減速歯車列Ｇを廃止して、ステップモータＭのマグネットロータＭｒにより指針２０を直接回動するようにしても、当該マグネットロータＭｒの磁極数が多く、マグネットロータＭｒの回転角は、帰零電圧の位相角の進みに比べて小さいため、上記実施形態と実質的に同様の作用効果を達成できる。
【００７９】
また、本発明の実施にあたり、指示計器は、車速を指示するものに限ることなく、乗用車のエンジンの回転数や燃料の残量等のアナログ値を指示するものであってもよい。
【００８０】
また、本発明の実施にあたり、乗用車用指示計器に限ることなく、バス、トラックや自動二輪車等の各種車両用指示計器その他各種の指示計器に本発明を適用して実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る乗用車用指示計器の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の指示計器の部分断面図である。
【図３】図２の指針並びに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。
【図４】図３のステップモータの平面図である。
【図５】指示計器の電気回路構成図である。
【図６】図５のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートの前段部である。
【図７】当該フローチャートの後段部である。
【図８】図５のＥＥＰＲＯＭに基準データを書き込むための書き込み回路の構成図である。
【図９】図８のマイクロコンピュータによる実行される書き込みプログラムを示すフローチャートの前段部である。
【図１０】当該書き込みプログラムを示すフローチャートの後段部である。
【図１１】図８のＥＥＰＲＯＭに基準データを書き込むための説明図である。
【符号の説明】
１０ａ…目盛り盤、１１…車速表示部、２０…指針、
３２、３３…界磁巻線、５０、５０ａ…マイクロコンピュータ、
７０ａ、８０ａ…駆動回路、
７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ、８０ｃ…切り替えスイッチ、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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003671847.tif 000008
【図８】
0003671847.tif 000009
【図９】
0003671847.tif 000010
【図１０】
0003671847.tif 000011
【図１１】
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