(57)【要約】【課題】  車両転倒時に自動的に原点位置検出動作を実施して、運転者の操作なしに容易に計器の良好な視認性を維持できるような車両用指針計器を提供する。【解決手段】  加速度センサ７を備え、その検出信号に基づいてオートバイの転倒有無を判定し、転倒と判断した時にステッピングモータ２に原点位置検出動作を実行させる構成としている。これにより、運転者は、従来の車両用指針計器におけるステッピングモータ２脱調時の原点位置検出動作のための操作の煩わしさから開放されるので、運転者が操作することなしに容易に計器の良好な視認性を維持できるようなスピードメータ１を提供することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータの回転軸に固定された指針により物理量を指示する車両用指針計器であって、
車両の転倒を検出する転倒検出手段を備え、
前記転倒検出手段の出力信号に基づいて前記ステッピングモータに原点位置検出動作を行わせることを特徴とする車両用指針計器。
【請求項２】
前記転倒検出手段は加速度センサであることを特徴とする請求項１に記載の車両用指針計器。
【請求項３】
前記加速度センサは車両のエンジン制御システム用の加速度センサであることを特徴とする請求項２に記載の車両用指針計器。
【請求項４】
前記転倒検出手段は変位センサであることを特徴とする請求項１に記載の車両用指針計器。
【請求項５】
前記車両はオートバイである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車両用指針計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータにより指針を回動させる車両用指針計器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用指針計器、例えば速度計あるいはエンジンタコメータ等においては、指針計器としての視認性、つまり読取り易さ向上のために、指針の回転角度と指示される物理量（走行速度、エンジン回転速度等）との関係を指示範囲全域においてリニアな関係とするべく、指針を回動させるムーブメントとしてステッピングモータを採用することが行われている。
【０００３】
ステッピングモータは、その作動中において車両の転倒等により過大な衝撃力が作用すると、シャフトの角度ずれ、いわゆる脱調が発生することがある。脱調発生以降は、ステッピングモータは、シャフト角度位置がずれたまま作動するため、車両用指針計器は、物理量を正確に指示できなくなる。
【０００４】
そこで、車両用指針計器の作動中にステッピングモータの脱調が発生した場合、原点位置検出動作、いわゆるＺＰＤ（ゼロ・ポイント・ディテクティング）を行う必要がある。これは、最大指示範囲に相当するステップパルス数以上のパルスを指示物理量が減少する方向、すなわち原点（ゼロ点）方向に回転するように印加してシャフトを原点（ゼロ点）に停止させる動作である。検出物理量を指示するための駆動制御を一時中断して、原点位置検出動作を実施した後、検出物理量を指示するための駆動制御を再開すれば、指針計器の指示値は正確な値となり、ステッピングモータの脱調による指示値ずれは解消される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のステッピングモータを用いた車両用指針計器においては、上述した原点位置検出動作は、イグニッションスイッチをＯＦＦからＯＮに操作した直後、あるいは原点位置検出動作を実施するための専用スイッチを操作したときに実施される。
【０００６】
したがって、車両の作動中において車両の転倒等によりステッピングモータの脱調が発生した場合、運転者は上記した原点位置検出動作を実施させるための操作を行う必要がある。
【０００７】
しかし、運転者にとっては、ステッピングモータの脱調が発生する度に上述した操作をいちいち行うのは煩わしく感じられる。
【０００８】
特に、オートバイでは、停車中における軽い転倒などにおいても、ステッピングモータの脱調が発生するため、オートバイの運転者にとっては原点位置検出動作を実施させるための操作は非常に煩わしいものに感じられる、という問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ステッピングモータの脱調が発生し易い車両転倒時に自動的に原点位置検出動作を実施することにより、運転者が操作することなしに容易に計器の良好な視認性を維持することができるような車両用指針計器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の車両用指針計器は、ステッピングモータの回転軸に固定された指針により物理量を指示する車両用指針計器であって、車両の転倒を検出する転倒検出手段を備え、転倒検出手段の出力信号に基づいてステッピングモータに原点位置検出動作を行わせることを特徴としている。
【００１２】
上述の構成によれば、車両の作動中において車両が転倒すると、転倒検出手段の出力信号から検知して自動的にステッピングモータに原点位置検出動作を行わせ、車両用指針計器の指示の正確さが保たれる。したがって、運転者は、従来の車両用指針計器における原点位置検出動作のための操作をする煩わしさから開放され、運転に神経を集中させることができる。
【００１３】
したがって、運転者が操作することなしに容易に計器の良好な視認性を維持することができるような車両用指針計器を提供することができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の車両用指針計器は、転倒検出手段は加速度センサであることを特徴としている。
【００１５】
転倒検出手段として加速度センサを用いれば、容易且つ正確に車両の転倒を検出することができる。
【００１６】
また、ステッピングモータの脱調の有無は、ステッピングモータに作用する加速度の大きさによる。すなわち加速度が小さい場合は、車両が転倒しても脱調は発生しない。
【００１７】
したがって、加速度センサが検出した加速度の大きさに基づいてステッピングモータの脱調の有無を判別することにより、原点位置検出動作の実施を必要最小限度とすることができるので、原点位置検出動作時の指針の動きにより運転者が一瞬戸惑うことを防止できる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の車両用指針計器は、加速度センサは車両のエンジン制御システム用の加速度センサであることを特徴としている。
【００１９】
一般に、車両に搭載されるエンジン制御システムは、加速度センサを備え、車両に過大な加速度（通常の走行状態において作用する加速度の最大値を遥かに越えるような）が作用した場合、安全のためにエンジンへの燃料供給を遮断する制御を行っている。
【００２０】
この加速度センサを、車両用指針計器における転倒検出手段として利用すれば、車両用指針計器のコストを低減することができる。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の車両用指針計器は、転倒検出手段は変位センサであることを特徴としている。
【００２２】
転倒検出手段として変位センサを用いれば、容易且つ正確に車両の転倒を検出することができる。
【００２３】
なお、変位センサからの検出信号を２回微分すれば加速度が算出できるので、本発明の請求項２に記載の車両用指針計器の場合と同様に、原点位置検出動作の実施を必要最小限度として、原点位置検出動作時の指針の動きにより運転者が一瞬戸惑うことを防止することができる。
【００２４】
本発明の請求項５に記載の車両用指針計器は、車両はオートバイであることを特徴としている。
【００２５】
オートバイは、その使用形態から自動車と比べて転倒する確立が高く、したがってステッピングモータの脱調も高頻度で発生するため、本発明による車両用指針計器を適用すれば、その効果を十分発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明による車両用指針計器を、車両であるオートバイの指針計器であるスピードメータ１に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１の構成を説明する模式図である。
【００２８】
図２は、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１におけるステッピングモータ２駆動制御のフローチャートである。
【００２９】
車両用指針計器であるスピードメータ１は、オートバイのシート前方の運転者から視認可能な位置、たとえばハンドル上、燃料タンク上、あるいはフロントカウル内に配設され、オートバイの走行速度を指針３の回動角度により指示するものである。
【００３０】
本発明の第１実施形態によるスピードメータ１では、指針３を回転させるためのムーブメントとして、ステッピングモータ２が用いられている。
【００３１】
以下に、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１の構成について説明する。
【００３２】
スピードメータ１は、大きくは、図１に示すように、指針３を回転させるためステッピングモータ２、指針３によりオートバイの走行速度を指示する文字板４、ステッピングモータ２を駆動するコントローラ５、オートバイの走行速度を検出する速度センサ６、およびオートバイに作用する加速度を検出する加速度センサ７とから構成されている。
【００３３】
指針３は、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１ステッピングモータ２の回転軸２１に直接固定されているが、このような構成に限る必要は無く、回転軸２１によってギヤ等を介して駆動される別の軸に固定される構成としてもよい。
【００３４】
コントローラ５は、マイクロコンピュータ等を備えた電子回路からなり、図１に示すように、ステッピングモータ２にパルス信号を入力して回転駆動させる駆動回路５１と、速度センサおよび加速度センサからの入力信号に基づき駆動回路に制御信号を入力してステッピングモータ２を正逆回転させる制御回路５２とを備えている。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１におけるオートバイの走行速度指示動作について説明する。
【００３６】
運転者によりイグニッションスイッチ１０がＯＮされると、スピードメータ１のコントローラ５へバッテリ１１から電力が供給され、スピードメータ１の作動が開始される。
【００３７】
速度センサ６からの検出信号がコントローラ５の制御回路５２に入力される。
【００３８】
制御回路５２では、速度センサ６からの検出信号をＡ−Ｄコンバータ（図示せず）により直流電圧に変換し、この直流電圧値に応じたパルス数の出力信号を駆動回路５１へ出力する。
【００３９】
駆動回路５１は、制御回路５２からの出力信号のパルス数に応じた角度だけステッピングモータ２の回転軸２１を回転させる。これにより、指針３は、速度センサ３により検出された走行速度に対応する文字板４上の目盛（図示せず）および数字（図示せず）を指示する。
【００４０】
オートバイの走行速度が変化すると、速度センサ６からの出力信号が変化する。制御回路３は、その時点で駆動回路５１へ出力されているパルス数と速度センサ６から入力された最新の入力信号に応じたパルス数との差と、変化後の走行速度を指示するようにステッピングモータ２の回転軸２１を回転させる回転方向とを算出し、この差のパルス数と回転方向とからなるパルス信号を駆動回路５１へ出力する。駆動回路５１は、供給されたパルス信号にしたがってステッピングモータ２を駆動し回転軸２１を回転させる、これにより、指針３は最新の走行速度を指示する角度位置まで回転する。
【００４１】
オートバイが一定速度で走行しているときは、制御回路５２は、ステッピングモータ２の回転軸２１をその時点における角度位置で保持しておくようにコイルを励磁するための信号を駆動回路５１に送る。すなわち、指針３の指示角度が変わらない場合でもステッピングモータ２は励磁され回転軸２１は所定の力で抑えられている。これにより、振動等を受けても指針３は振れることなくその時点の走行速度を安定して指示し続けることができる。
【００４２】
運転者によりイグニッションスイッチ１０がＯＦＦされると、制御回路５２はバッテリ１１から直接電力が供給されるように自ら切替えるとともに、表示速度を減少させる信号を駆動回路５１へ送る。そして、イグニッションスイッチ１０がＯＮされた時点の回転軸２１の角度位置に達するとステッピングモータ２の駆動を停止する。このとき、指針３は走行速度０ｋｍ／ｈを指示している。
【００４３】
次に、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１の特徴である、転倒検出手段である加速度センサ７の出力に基づく原点位置検出動作およびその効果について説明する。
【００４４】
先ず、従来のムーブメントとしてステッピングモータを用いた車両用指針計器では、転倒時等に車体に過大な加速度が作用するとステッピングモータが脱調して指針が回転し、車両用指針計器における指示値が不正確となることがある。これは、ステッピングモータにおいて回転子の位置を保持している励磁力の大きさに対して、加速度により回転子に作用した慣性力の大きさが上回るためである。ステッピングモータの脱調後は、脱調によりずれた指針位置を脱調直前の指針位置と見做して指示動作が続行されるため、脱調以降の指示値は不正確なものとなる。したがって、何らかの方法により指針位置を正規位置に修正する必要がある。
【００４５】
このために、従来の車両用指針計器では、強制的に指針をゼロ点、つまり原点まで動かす原点位置検出動作を実施し、その後通常の指示制御を行っている。
【００４６】
従来の車両用指針計器では、この原点位置検出動作は、イグニッションスイッチをＯＦＦからＯＮに操作した直後、あるいは原点位置検出動作を実施するための専用スイッチを操作したときに実施される。したがって、車両の作動中において車両の転倒等によりステッピングモータの脱調が発生した場合、運転者は上記した原点位置検出動作を実施させるための操作を行う必要がある。しかしながら、脱調発生の度に原点位置検出動作実施の操作を行うことは、運転者にとっては面倒なことであり、特に、オートバイでは、停車中における軽い転倒などにおいても、ステッピングモータの脱調が発生するため、オートバイの運転者にとっては原点位置検出動作を実施させるための操作は非常に煩わしいものに感じられる、という問題があった。
【００４７】
この問題を解決するために、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１においてはは、加速度センサ７を備え、その検出信号に基づいて原点位置検出動作を実行する構成としている。
【００４８】
すなわち、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１では、オートバイの作動中、すなわちイグニッションスイッチ１０がＯＮ状態にあるときは、制御回路５２へは加速度センサ７からの信号も入力されている。制御回路５２は、この加速度センサ７からの入力信号に基づいてオートバイが転倒したか否かを判定する。転倒が発生していないと判定した時、すなわち加速度センサ７により検出された加速度の大きさが、通常の走行時に作用し得るレベルであるときは、制御回路５２は、そのまま上述した走行速度指示制御を実行する。
【００４９】
加速度センサ７により検出された加速度の値が、通常の走行時に作用し得るレベルよりも高いときは、制御回路５２はオートバイが転倒したものと判定し、原点位置検出動作を開始する。すなわち、制御回路５２は、走行速度指示制御を一時中断して、駆動回路５１に対して原点位置検出動作信号を出力する。
【００５０】
ここで、原点位置検出動作信号とは、この差のパルス数と回転方向とからなるパルス信号を駆動回路５１へ出力する。原点位置検出動作信号とは、指針３の回転範囲、すなわち０ｋｍ／ｈからスピードメータ１に表示される最高速度までの角度範囲に対応したパルス数より多いパルス数と原点側、つまり０ｋｍ／ｈ側へ向かう回転方向とからなるパルス信号である。
【００５１】
駆動回路５１は、供給された原点位置検出動作信号のパルス信号にしたがってステッピングモータ２を駆動し回転軸２１を回転させる、これにより、制御回路５２が駆動回路５１に対して原点位置検出動作信号を出力する直前の指針３の位置がどこにあっても、指針３は、必ず原点である０ｋｍ／ｈを指示する位置で停止する。以上で、指針３の原点位置検出動作が終了する。
【００５２】
指針３の原点位置検出動作が終了すると、制御回路５２は、再び走行速度指示制御を開始する。
【００５３】
これにより、オートバイの作動中において、オートバイが転倒してステッピングモータ２が脱調した場合、コントイローラ３は、加速度センサ７からの出力信号に基づき転倒を検知して自動的にステッピングモータ２に原点位置検出動作を行わせ、その後におけるスピードメータ１の速度指示の正確さが維持される。したがって、運転者は、従来の車両用指針計器における原点位置検出動作のための操作をする煩わしさから開放され、運転に神経を集中させることができるので、運転者が操作することなしに容易に計器の良好な視認性を維持することができるようなスピードメータ１を提供することができる。
【００５４】
なお、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１においては、加速度センサ７は、スピードメータ１が固定されている部材と同一部材に装着されている。たとえば、スピードメータがハンドルに固定されている場合、加速度センサ７もハンドルに取り付けられている。
【００５５】
次に、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１におけるコントローラ５による走行速度指示制御について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５６】
運転者によりイグニッションスイッチ１０がＯＮされると、スピードメータ１のコントローラ５へバッテリ１１から電力が供給され、スピードメータ１の作動が開始される。
【００５７】
先ず、ステップＳ１で、原点位置検出動作を実施する。これにより、イグニッションスイッチ１０がＯＦＦの時に、何らかの原因によりステッピングモータ２の回転軸２１がずれて指針３が原点、つまり０ｋｍ／ｈ以外を指示する事態が発生していても、走行速度を正確に指示することができる。
【００５８】
次に、ステップＳ２で、速度センサ３からの信号に基づいてオートバイの走行速度を算出し且つそれをステッピングモータ２に指示させるために必要なパルス数、回転方向を算出する。
【００５９】
次に、ステップＳ３にて、ステップＳ２で算出したパルス数、回転方向信号によりステッピングモータ２を駆動する。これにより、指針３はオートバイの走行速度を指示する位置まで回転する。
【００６０】
次に、ステップＳ４にて、加速度センサ７からの信号に基づいてオートバイ、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１においては詳しくはハンドルに作用する加速度を算出する。
【００６１】
次に、ステップＳ５で、オートバイが転倒したか否かを、ステップＳ４で算出した加速度値から判断する。
【００６２】
この判断が成立（Ｙｅｓ）した場合、つまり転倒発生と判断した場合は、次に、ステップＳ６で原点位置検出動作を実施した後に、再びステップＳ２から制御を実施する。
【００６３】
この判断が不成立（Ｎｏ）した場合、つまり転倒無しと判断した場合は、再びステップＳ２から制御を実施する。
【００６４】
以上説明した、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１においては、加速度センサ７を備え、その検出信号に基づいてオートバイの転倒有無を判定し、転倒と判断した時に原点位置検出動作を実行する構成としている。
【００６５】
これにより、運転者は、従来の車両用指針計器におけるステッピングモータ脱調時の原点位置検出動作のための操作の煩わしさから開放されるので、運転者が操作することなしに容易に計器の良好な視認性を維持することができるようなスピードメータ１を提供することができる。
【００６６】
（第２実施形態）
図３に、本発明の第２実施形態によるスピードメータ１の構成を説明する模式図を示す。
【００６７】
図４に、本発明の第２実施形態によるスピードメータ１のコントローラ５による走行速度指示制御のフローチャートを示す。
【００６８】
本発明の第２実施形態によるスピードメータ１においては、図３に示すように、強制的にステッピングモータ２の原点位置検出動作を実行させるための、ＺＰＤスイッチ１２を備えている。
【００６９】
これに関連して、スピードメータ１のコントローラ５による走行速度指示制御の手順を、図４のフローチャートに示すように変更している。すなわち、本発明の第１実施形態によるスピードメータ１において、イグニッションスイッチ１０がＯＮされて走行速度指示制御が開始された直後に実施している原点位置検出動作（図２中のＳ１）を廃止するとともに、ＺＰＤスイッチ１２の操作有無判定（図４中のＳ７）を追加している。
【００７０】
本発明の第２実施形態によるスピードメータ１のコントローラ５による走行速度指示制御においては、ステップＳ５におけるオートバイの転倒判定の結果が転倒無しの場合、ステップＳ７でＺＰＤスイッチ操作有無の判定を行う。
【００７１】
ＺＰＤスイッチ操作がされなかった場合は、図４に示すように、再びステップＳ２から制御を実施する。
【００７２】
ＺＰＤスイッチ操作がされなかった場合は、図４に示すように、ステップＳ６で原点位置検出動作を実施した後に、再びステップＳ２から制御を実施する。
【００７３】
本発明の第２実施形態によるスピードメータ１では、ステッピングモータ２の脱調発生時に、運転者が自分の意思でＺＰＤスイッチ１２を操作して原点位置検出動作を実行させて指針３位置を正規位置に修正することができる。
【００７４】
なお、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態によるスピードメータ１では、転倒検出手段である加速度センサ７を専用に設けているが、オートバイのエンジン制御システムにおいてエンジンへの燃料供給遮断制御に用いられる加速度センサを用いても良い。
【００７５】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態によるスピードメータ１では、転倒検出手段として加速度センサ７を用いているが、加速度センサ７に限る必要は無く、他の種類の検出手段、例えば変位センサ等を用いてもよい。また、加速度あるいは変位等を連続的に検出するセンサの代わりに、加速度あるいは変位が所定値を超えると電気回路の開閉が切り替わるスイッチを用いてもよい。
【００７６】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態および第２実施形態は、車両用指針計器をオートバイのスピードメータ１に適用した場合を例に説明したが、スピードメータ１に限る必要はなく、オートバイに搭載される他の指針計器、たとえばエンジンタコメータ等に適用しても良い。
【００７７】
また、指針計器が搭載される車両はオートバイに限らず、スクータ、あるいは４輪以上を備えた自動車であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施形態によるスピードメータ１の構成を説明する模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるスピードメータ１におけるステッピングモータ２駆動制御のフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態によるスピードメータ１の構成を説明する模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるスピードメータ１におけるステッピングモータ２駆動制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１    スピードメータ（車両用指針計器）
２    ステッピングモータ
２１    回転軸
３    指針
４    文字板
５    コントローラ
５１    駆動回路
５２    制御回路
６    速度センサ（転倒検出手段）
７    加速度センサ
８    ストッパ
９    ストッパ
１０    イグニッションスイッチ
１１    バッテリ
１２    ＺＰＤスイッチ
【図１】
2007055544.tif 000003
【図２】
2007055544.tif 000004
【図３】
2007055544.tif 000005
【図４】
2007055544.tif 000006