(57)【要約】【課題】  ギアの遊び（バックラッシュ）があっても、指針を表示板の「０」を指示することが可能な指針式計器を提供する。【解決手段】  指針２の基準位置を定める指針基準位置設定手段７ａ、７ｂを備え、制御手段６は、ステッピングモータ６への電源投入時に、指針２を基準位置方向へ回動させるとともに、指針基準位置設定手段７ａからの指針基準位置到達信号の入力に伴って指針２の回動を停止する第１の駆動処理を実行し、その後に、指針２を基準位置から基準位置方向とは逆方向に第１の角度分動作させる第２の駆動処理を実行し、その後に、減速機構３のステッピングモータ２側のギア３Ｓを第２の角度分動作させる第３の駆動処理を実行してなるものである。【選択図】  図３
2008008728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータと、前記ステッピングモータの回転が複数のギアからなる減速機構を介して駆動される指針と、前記指針による指示される指標部を備える表示板と、前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段と、を備えた指針式計器であって、
前記指針の基準位置を定める指針基準位置設定手段を備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータへの電源投入時もしくは電源遮断時に、前記指針を前記基準位置方向へ回動させるとともに、前記指針基準位置設定手段からの指針基準位置到達信号の入力に伴って前記指針の回動を停止する第１の駆動処理を実行し、その後に、前記指針を前記基準位置から前記基準位置方向とは逆方向に第１の角度分動作させる第２の駆動処理を実行し、その後に、前記減速機構の前記ステッピングモータ側のギアを第２の角度分動作させる第３の駆動処理を実行してなることを特徴とする指針式計器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記減速機構を構成する複数のギアが有するバックラッシュに相当する角度を前記第２の角度に設定してな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】
前記指針基準位置設定手段は、前記指針の位置を特定するための被検出体と、前記被検出体を非接触で検出する検出部とを備えてなることを特徴とする請求項１に記載に指針式計器。
【請求項４】
前記第２の駆動処理により停止する前記指針の位置を前記表示板のゼロ指示目盛に設定してな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５】
前記制御手段は車速を入力し、この入力車速が０の際に前記ゼロ目盛位置に強制的に位置させてなることを特徴とする請求項４に記載の指針式計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動コイル式あるいは交差コイル式マグネットロータ型等からなる電流計に代ってデジタル制御の容易な計器ムーブメントとして用いられ、たとえば、車輌用の走行速度やエンジン回転数などの測定量をこれに比例した周波数信号入力に基づいて計測指示するステッピングモータを用いた指針式計器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ステッピングモータを用いた指針式計器においては、ステッピングモータの回転は、複数のギアからなる減速機構を用いて指針に伝達され、指針が走行速度やエンジン回転数などを指示するように構成されている。
【０００３】
このように計器のムーブメントとしてステッピングモータを用いる場合、交差コイル式計器のようにコイル磁界の合成ベクトル方向にマグネットロータが追従するベクトル追従式と違って、多くは入力信号の所定周期毎の変化量を求めこの変化量分ずつステップ駆動するものであり、マグネットロータの磁極がくし歯ヨークのピッチ毎もしくはこのピッチ間のマイクロステップ処理によって駆動するため、たとえば電源スイッチオン時のマグネットロータの位置を初期値（指示計器としては、文字板のゼロ位置に強制復帰する等して原点初期化処理を行なう）としてこの原点位置からの入力信号の増減分ずつステップ駆動する構成が一般的である。
【０００４】
従って、計器装置への外部振動によるマグネットロータへの機械的影響によって本来原点からのステップ駆動によって駆動制御された角度位置すなわちくし歯ヨークとマグネットロータの磁極との正しい位置関係から外れ、一ピッチ分角度ずれが生じる可能性もあり、一旦こうした角度ずれ所謂脱調が発生すると電源の再投入による原点初期化を行なわない限り本来の正しい角度位置を示さず、常に脱調誤差分を含んだ角度にて指示してしまう。
【０００５】
また、脱調現象は、前述した外部振動等による機械的変動の他に、入力信号の変化に対してマグネットロータが追従しないときにも発生する。
【０００６】
このようなステッピングモータ式の計器にあっては、こうした脱調による指示誤差を極力なくすために、脱調リセットを行う。そして、脱調リセットを行うために、ステッピングモータが取り付けられる表示板にストッパを取り付けている。このストッパは、指針が回転を開始する位置に突設されており、ステッピングモータが脱調を起こした場合には、帰零信号をステッピングモータに出力して、指針をストッパ側に戻し、指針がストッパに当接したときに、脱調リセットが完了したものと判断して、帰零信号を停止するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３１４０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、指針式計器によっては、従来のような指針がストッパに当接して回動が停止する位置が、指針が表示板の「０」目盛を指示する位置である場合だけではなく、指針式計器の外観上の問題などで、ストッパを「０」目盛より反時計回り方向（左回転方向）側に設けた場合は、一度、指針を反時計回り方向に回転させ前記ストッパに当接させて脱調リセットを行った後、指針が表示板の「０」目盛を指示するように、時計回り方向（右回転方向）に回転させる必要があった。このとき、ステッピングモータの回転を指針に伝達する減速機構においては、指針を固定したギアを時計回り方向に回動させるために、指針を固定したギアはステッピングモータのギアと当接しているので、指針を固定したギアは反時計回り方向には回動しないが、ギアの遊び（バックラッシュ）によって、指針を固定したギアは時計回り方向には、遊び分回動可能となる。
【０００８】
この遊び分によって、例えば、指針が「０」目盛から時計回り方向に回動し、その後、車速が「０」の時に、指針を反時計回り方向に回動させて、指針が「０」目盛を指示するときに、指針が表示板の「０」を指示するようにステッピングモータを駆動したにもかかわらず、指針が表示板の「０」より時計回り方向にずれた位置、すなわち、「０」より大きな値を指示する虞があり、運転者に違和感を与えることがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、ギアの遊び（バックラッシュ）があっても、指針を表示板の「０」を指示することが可能な指針式計器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における指針式計器は、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの回転が複数のギアからなる減速機構を介して駆動される指針と、前記指針による指示される指標部を備える表示板と、前記ステッピングモータを駆動制御する制御手段と、を備えた指針式計器であって、前記指針の基準位置を定める指針基準位置設定手段を備え、前記制御手段は、前記ステッピングモータへの電源投入時もしくは電源遮断時に、前記指針を前記基準位置方向へ回動させるとともに、前記指針基準位置設定手段からの指針基準位置到達信号の入力に伴って前記指針の回動を停止する第１の駆動処理を実行し、その後に、前記指針を前記基準位置から前記基準位置方向とは逆方向に第１の角度分動作させる第２の駆動処理を実行し、その後に、前記減速機構の前記ステッピングモータ側のギアを第２の角度分動作させる第３の駆動処理を実行してなるものである。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記減速機構を構成する複数のギアが有するバックラッシュに相当する角度を前記第２の角度に設定してなるものである。
【００１２】
また、前記指針基準位置設定手段は、前記指針の位置を特定するための被検出体と、前記被検出体を非接触で検出する検出部とを備えてものである。
【００１３】
また、前記第２の駆動処理により停止する前記指針の位置を前記表示板のゼロ指示目盛に設定してなるものである。
【００１４】
また、前記制御手段は車速を入力し、この入力車速が０の際に前記ゼロ指示目盛位置に強制的に位置させてなるものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明の指針式計器によれば、ギアの遊び（バックラッシュ）があっても、指針を表示板の「０」を指示することが可能な指針式計器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の指針式計器は、ステッピングモータ２と、ステッピングモータ２の回転が複数のギア３Ｐ、３Ｓからなる減速機構３を介して駆動される指針４と、指針４による指示される指標部５ａを備える表示板５と、ステッピングモータ２を駆動制御する制御手段６と、を備えた指針式計器１であって、指針２の基準位置を定める指針基準位置設定手段７ａ、７ｂを備え、制御手段６は、ステッピングモータ６への電源投入時もしくは電源遮断時に、指針２を基準位置方向へ回動させるとともに、指針基準位置設定手段７ａからの指針基準位置到達信号の入力に伴って指針２の回動を停止する第１の駆動処理を実行し、その後に、指針２を基準位置から基準位置方向とは逆方向に第１の角度分動作させる第２の駆動処理を実行し、その後に、減速機構３のステッピングモータ２側のギア３Ｓを第２の角度分動作させる第３の駆動処理を実行してなるものである。このように構成したことによって、ギア３Ｐ、３Ｓの遊び（バックラッシュ）があっても、指針２を表示板５の指標部５ａの「０」目盛を指示することが可能な指針式計器１を提供することができる。
【００１７】
また、制御手段６は、減速機構３を構成する複数のギア３Ｐ、３Ｓ（減速ギア）が有するバックラッシュに相当する角度を前記第２の角度に設定してなるものである。このように構成したことによって、ギア３Ｐ、３Ｓの遊び（バックラッシュ）があっても、指針２を表示板５の指標部５ａの「０」目盛を指示することが可能な指針式計器１を提供することができる。
【００１８】
また、指針基準位置設定手段７ａ、７ｂは、指針２の位置を特定するための被検出体７ｂと、被検出体７ｂを非接触で検出する検出部７ａとを備えてなるものである。このように構成したことによって、ギア３Ｐ、３Ｓの遊び（バックラッシュ）があっても、指針２を表示板５の指標部５ａの「０」目盛を指示することが可能な指針式計器１を提供することができる。さらに、機械的（物理的）な接触がないため、接触時の音に発生を防止することが可能な指針式計器１を提供することができる。
【００１９】
また、前記第２の駆動処理により停止する指針２の位置を表示板５の指標部５ａのゼロ指示目盛に設定してなるものである。このように構成したことによって、ギア３Ｐ、３Ｓの遊び（バックラッシュ）があっても、指針２を表示板５の指標部５ａの「０」目盛を指示することが可能な指針式計器１を提供することができる。
【００２０】
また、制御手段６は車速を入力し、この入力車速が０の際にゼロ目盛位置に強制的に位置させてなるものである。このように構成したことによって、ギア３Ｐ、３Ｓの遊び（バックラッシュ）があっても、指針２を表示板５の指標部５ａの「０」目盛を指示することが可能な指針式計器１を提供することができる。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の基本的構成を示すもので、車輌用の速度計を例にとって説明する。本発明の指針式計器１は、ステッピングモータ２と、減速機構３を介してステッピングモータ２によって駆動される指針４と、この指針４によって指示される指標部５ａを備えた表示板５と、ステッピングモータ２を駆動制御する制御手段６と、指針４の基準位置を検出する検出部７ａと、この検出部７ａにて検出される被検出体７ｂと、制御手段６へ電源スイッチ８を介して電力を供給する電源９とを備えている。なお、１０は出力手段であり、制御手段６からの信号を適宜の波形処理し、ステッピングモータ２に信号を供給するものである。１１はＲＯＭ（記憶手段）であり、１２は入力端子であり、本実施例では、図示しない車速センサが接続されており、前記車速センサから測定量である車両の走行速度に比例した周波数信号が入力端子１２から制御手段６に入力される。
【００２２】
ステッピングモータ２は、二つのコイルを備えたステータ（図示しない）と、磁石ロータ（図示しない）とを備えている。前記磁石ロータはその外周面にＮ極とＳ極とが交互に多数着磁されている。この磁石ロータの回転は減速機構３に伝達され、減速機構３の回動に伴って指針４が回動される。
【００２３】
減速機構３は、本実施例では、複数のギアによって構成されており、図面ではステッピングモータ２側で、前記磁石ロータの回動を出力するギア３Ｓと、指針４が固定されたギア３Ｐの２つのみが図示されている。
【００２４】
指針４は、減速機構３を構成するギア３Ｐに固定されており、ステッピングモータ２（前記磁石ロータ）の回転が減速機構３を介して駆動される。なお、この指針４を固定したギア３Ｐは、図示しない案内部材などの抵抗によって、ステッピングモータ２によって駆動されなければ回動しにくい状態である。
【００２５】
表示板５は、指針４が指示する指標部５ａを備えており、指標部５ａは、少なくとも目盛と、この目盛に対応した文字にて構成されている。なお、図示していないが、目盛の数字は、時計回り方向に進むにしたがって、増加するように形成されている。
【００２６】
制御手段６はマイクロコンピュータであり、入力端子１２から測定量に対応した周波数信号を受けて、この測定量に対応した信号をステッピングモータ２に出力して駆動するものである。
【００２７】
検出部７ａは被検出体７ｂを非接触で検出するものであり、本実施形態では、光学センサを採用している。被検出体７ｂは検出部７ａにて検出されるものであり、指針４が固定されたギア３Ｐに設けられている。また、指針４と被検出体７ｂとの位置関係は、所定の角度となるように定められており、被検出体７ｂ（ギア３Ｐと被検出体７ｂとの境界）を検出すれば、指針４が表示板５のどの位置を指示しているかが判断できるように構成されている。そして、光学センサからなる検出部７ａが良好に被検出体７ｂを検出することができるように、明暗の差が大きくなるようにしてある。例えば、本実施例においては、ギア３Ｐが白色系の合成樹脂にて形成されているので、被検出体７ｂは黒色の印刷層にて形成されている。なお、ギア３Ｐが黒色系である場合は、被検出体７ｂは白色系となる。
【００２８】
この検出部７ａと被検出体７ｂとで、指針基準位置設定手段を構成しており、後述する処理において、指針４の基準位置を定めることができる。
【００２９】
なお、本実施例においては、指針基準位置設定手段７ａ、７ｂは、光学センサからなる検出部７ａと印刷層からなる被検出体７ｂであったが、本実施例に限定されるものではなく、非接触で検出するものとしては、検出部７ａに磁気検出手段を採用し、被検出体７ｂに磁石或いは磁性体などを採用してもよい。また、接触にて検出する場合は、指針４と、この指針４の回動を止める指針ストッパとで指針基準位置設定手段を構成しても良い。
【００３０】
電源スイッチ８と電源９とは、自動車用の指針式計器の場合は、それぞれイグニッションキースイッチ８と車載バッテリ９であり、車載バッテリ９からイグニッションキースイッチ８を介して制御手段６へ電力を供給するものである。制御手段６は、イグニッションキースイッチ８を介しての電源投入を検知してステッピングモータ２の原点初期化（原点検出処理）を行うように構成している。
【００３１】
ＲＯＭ１１は、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な記憶手段であり、本実施例においては、検出部７ａが被検出体７ｂを検出したときの表示板５の０目盛と指針４の指示している位置のズレの量をデータとして記憶している。また、入力車速の測定信号のデータに対応した制御原点を通る出力角度のデータを記憶している。
【００３２】
図２は、指針２の駆動処理を示すものであり、図３、図４は、この時のステッピングモータ２と指針４との動きを示すものである。また、図５は、ステッピングモータ２のギア３Ｓの入力車速と出力角度との関係を示すものである。
【００３３】
電源スイッチ８であるイグニッションキースイッチ８を操作することで、制御手段６に電力が供給される。制御手段６は、この電源投入を検知して指針駆動処理を開始する。
【００３４】
ステップＳ１で、制御手段６は、入力車速の測定振動を受けて、ＲＯＭ１１に記憶されている入力車速に対応した制御原点からの出力角度データに基づいて、出力角度を算出する。
【００３５】
ステップＳ２で、測定信号のデータが０の時、すなわち車速が０の時は、バックラッシュ戻しフラグを１とする。測定信号のデータが０より大きい時は、バックラッシュ戻しフラグを０とする。
【００３６】
ステップＳ３で、指針４の表示板５の指標部５ａの「０」目盛を指示する、「０」目盛指示処理が完了したかを判定する。「０」目盛指示処理が完了した場合は、ステップＳ４に進み、完了していない場合は、ステップＳ８に進む。通常、電源スイッチ８操作による電源投入直後は、ステッピングモータ２の原点検出処理を完了していないので、判定は、「Ｎｏ」となり、ステップＳ８へ進む。
【００３７】
ここで、説明の都合上、ステップＳ８での処理を先に説明する。ステップＳ８では、「０」目盛指示処理を行う。この時にステッピングモータ２と指針４との動きを図３、図４を用いて説明し、また、ステッピングモータ２のギア３Ｓの入力車速と出力角度との関係を図５を用いて説明する。
【００３８】
電源投入直後は、制御手段６は、指針４が表示板５のどの部分を指示しているのか不明の状態であるので、指針４の位置を認識するために、制御手段６は、指針４を基準位置方向へ回動させる。この回動方向は一方向であり、本実施例では、指針４が反時計回り方向に回動する。
【００３９】
制御手段６は、図３の（ａ）中の時計回り方向にギア３Ｓを回転するようにステッピングモータ２を駆動する。このギア３Ｓの回転によって、指針４を固定したギア３Ｐは、反時計回り方向に回転する。この回転に伴って、ギア３Ｐに設けた被検出体７ｂが回転する。そして、指針基準位置設定手段を構成する検出部７ａがギア３Ｐに設けた被検出体７ｂを検出すると、検出部７ａが制御手段６に指針基準位置到達信号を出力し、制御手段６は、この入力に伴って、指針４の基準位置を認識する。そして、指針４の回動を停止する。以上の第１の駆動処理を制御手段６が実行する。
【００４０】
その後に、指針４を基準位置から帰零する方向とは逆方向（時計回り方向）に、指針４が表示板５の指標部５ａの「０」（ゼロ指示目盛）を指示するように、制御手段６が第１の角度分動作させる第２の駆動処理を実行する（図３（ｂ）参照）。以上で、ステップＳ８の「０」目盛指示処理が完了する。なお、この時のステッピングモータ２のギア３Ｓの位置は、図５中の（ｂ）の位置であり、この位置は、制御原点を通る出力角度上ではなく、制御原点を通る出力角度にバックラッシュ分の角度を追加した位置である。
【００４１】
また、再びステップＳ３において、ステッピングモータ２の「０」目盛指示処理が完了したかを判定し、「０」目盛指示処理が完了しているので、ステップＳ４に進む。
【００４２】
ステップＳ４では、バックラッシュ戻しフラグが１か０かを判定する。すなわち、車速の測定信号のデータが０の場合は、バックラッシュ戻しフラグが１であるので、ステップＳ７へ進み、車速の測定信号のデータが０より大きい場合は、バックラッシュ戻しフラグが０であるので、ステップＳ５へ進む。ここで、通常、電源投入直後の車速は０の場合が大半であるので、説明の都合上、ステップＳ７へ進む。
【００４３】
ステップＳ７では、ステッピングモータ２のギア３Ｓの位置が測定信号のデータに対応した原点を通る出力角度データにバックラッシュ分追加した位置（図５の（ｂ））であるので、ステッピングモータ２のギア３Ｓの位置が測定信号のデータに対応した原点を通る出力角度データの位置（図５の（ｃ））になるように、バックラッシュ戻しを行った目標出力角度とする。
【００４４】
ステップＳ７の処理が済むと、次のステップＳ６に進み、測定信号のデータに対応した出力指示角度データに基づいて、表示板５の指標部５ａを指示する目標指示角度を作成処理し、この目標指示角度の信号を出力回路４に出力して、ステッピングモータ２を駆動する。このバックラッシュ戻しを行う時のステッピングモータ２と指針４との動きを、図３、図４を用いて説明する。なお、図３と図４の関係は、図４（ｂ）は図３（ｂ）を拡大した図であり、図４（ｃ）は、図３（ｃ）を拡大した図である。バックラッシュ戻しは、本発明の第３の駆動処理であり、減速機構３のステッピングモータ２側のギア３Ｓのみを第２の角度分動作させるものである。この時のギア３Ｓは、図５の（ｂ）から（ｃ）となる。この第２の角度は、減速機構３を構成する複数のギアが有するバックラッシュに相当する角度であり、本実施例では、ギア３Ｓとギア３Ｐとのバックラッシュに相当するものである。
【００４５】
ステッピングモータ２側のギア３Ｓの回動によって、図４（ｂ）の状態では、指針４は、時計回り方向に回動可能であったが、図４（ｃ）の状態では、指針４は、反時計回り方向に回動可能となる。なお、前述したように、本発明の指針４は、指針４を固定したギア３Ｐは、案内部材などの抵抗によって、ステッピングモータ２によって駆動されなければ回動しにくいものである。
【００４６】
また、ステップＳ４で、バックラッシュ戻しフラグの判定が０の場合、すなわち車速が０ではない時は、ステップＳ５へ進む。
【００４７】
ステップＳ５では、測定信号のデータに対応した制御原点を通る出力角度データに、バックラッシュ分を追加する。そして、次のステップＳ６に進み、表示板５の指標部５ａを指示する目標指示角度を作成処理し、この目標指示角度の信号を出力回路４に出力して、ステッピングモータ２を駆動する。
【００４８】
また、車両が走行して停止したときに、入力車速が「０」となったときには、表示板５の指標部５ａの「０」目盛位置に強制的に位置させるように、ステップＳ７の処理によって、ステッピングモータ２のギア３Ｓを制御原点を通る出力角度となるように、第２の角度分、すなわちバックラッシュ分戻す処理を行う。
【００４９】
なお、前記本実施例では、ステッピングモータ２への電源投入時に、指針２の基準位置を設定していたが、前記実施例に限定されるものではなく、電源遮断時に指針２の基準位置を設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図。
【図２】同実施例の脱調リセット処理を示すフローチャート図。
【図３】同実施例のステッピングモータと指針との動きを示す説明図。
【図４】図３のステッピングモータのギアと指針のギアとの動きを示す説明図。
【図５】同実施例のステッピングモータのギアの入力車速と出力角度との関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００５１】
１    指針式計器
２    ステッピングモータ
３    減速機構
４    指針
５    表示板
５ａ  指標部
６    制御手段
７ａ  検出部（指針基準位置設定手段）
７ｂ  被検出体（指針基準位置設定手段）
８    電源スイッチ
９    電源
１０    出力手段
１１    ＲＯＭ（記憶手段）
１２    入力端子
【図１】
2008008728.tif 000003
【図２】
2008008728.tif 000004
【図３】
2008008728.tif 000005
【図４】
2008008728.tif 000006
【図５】
2008008728.tif 000007