(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用指示装置内に備えられた指針駆動用ステッピングモータの回転量に基づいて記録媒体内に記録されている電源投入遮断前の指針の位置である指針の現位置を電源投入開始に応じて読み出す読出手段と、
前記読み出した前記指針の現位置と、予め定めた前記指針の初期位置と、の差分だけ前記ステッピングモータを高速に回転させる第１駆動手段と、
前記第１駆動手段による回転終了後に前記ステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材が該被駆動部材との当接により前記ステッピングモータの回転を機械的に停止させて前記指針を前記初期位置に強制的に停止させるストッパに向かって移動するように、前記ステッピングモータを低速で回転させ続ける第２駆動手段と、
前記第２駆動手段による回転中、前記ステッピングモータの回転に伴って誘導電圧が発生する検出用コイルの両端電圧に基づき前記被駆動部材と前記ストッパとの当接を検出する当接検出手段と、
前記当接検出に応じて前記第２駆動手段による前記ステッピングモータの回転を停止させて、前記第２駆動手段の低速回転により、前記被駆動部材と前記ストッパとの間の当接による跳ね返しを抑制する停止手段と、
を備えることを特徴とするステッピングモータ用初期化駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステッピングモータ用初期化駆動装置に係わり、特に、車両用指示装置内に備えられた指針駆動用ステッピングモータの脱調により発生する指示誤差をリセットするステッピングモータ用初期化駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ステッピングモータを用いた車両用指示装置として、図１に示す構成のものが知られている。同図において、指示装置は、ステッピングモータ１と、このステッピングモータ１により駆動される指針２と、ステッピングモータ１の回転を制御するステッピングモータ用駆動装置３（以下、単に駆動装置３と略記する。）とを備えている。上述したステッピングモータ１は、２つの励磁コイル１ａ１及び１ａ２と、ＮＳ極が交互に３極づつ着磁され、励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態の変化に追従して回転する回転子１ｂと、回転子１ｂの駆動力を指針２に伝えるギア１ｃとを備えている。
【０００３】
さらに、ステッピングモータ１は、指針２側のギア１ｃの裏側に設けられ、回転子１ｂの回転動作に連動する被駆動部材としての片１ｄと、上記励磁コイル１ａ１及び１ａ２、回転子１ｂ、ギア１ｃ及び片１ｄを収容する図示しない収容ケースに設けられ、片１ｄとの当接により、回転子１ｂの回転を機械的に停止させるストッパ１ｅとを備えている。
【０００４】
なお、片１ｄがストッパ１ｅに向かうように、ステッピングモータ１を回転させることを逆回転、逆回転中の指針２の回転方向を逆回転方向Ｙ１とする。これに対して、片１ｄがストッパ１ｅから離れるように、ステッピングモータ１を回転させることを正回転、正回転中の指針２の回転方向を正回転方向Ｙ２とする。また、ストッパ１ｅは、片１ｄと当接したとき、指針２が文字板上の計測値０の目盛上を指示するように設けられている。
【０００５】
上記駆動装置３は、指針２の現位置θ′と、目標位置θとの差分である移動量（θ−θ′）に応じて、回転子１ｂを回転させる。これにより、指針２が移動量（θ−θ′）分、移動して目標位置θを指示するようになる。上記目標位置θは、各種センサが計測した計測値に基づき算出された角度データθｉが入力される毎に、当該角度データθｉに更新される。なお、上記角度データθｉは、計測値０のとき、初期位置０°が算出され、計測値が増加するに従って、増加するデータである。
【０００６】
ところで、上記指示装置は、車両の振動あるいは雑音が重畳している角度データθｉの入力等の原因により、指針２が本来移動すべき移動量（θ−θ′）と、実際の移動量とが異なる脱調を起こしてしまうことがあった。そして、この脱調が繰り返されると、指針２が指示する計測値と、各種センサが計測した計測値との間で誤差が生じ、指示装置は正確な指示を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
そこで、このような問題を解決するため、駆動装置３は、電源が投入される毎に、後述する初期化動作を行っている。初期化動作において、駆動装置３は、片１ｄがストッパ１ｅ側に向かうように、ステッピングモータ１を逆回転させる。逆回転させた結果、片１ｄがストッパ１ｅに当接し、指針２が文字板上の計測値０の目盛上である初期位置に到達したと判断すると、駆動装置３は、ステッピングモータ１の回転を電気的に停止する。
【０００８】
なお、上記当接検出は、例えば、回転子１ｂの近くに設けた検出用コイルに発生する誘導電圧の有無に基づき判断する。すなわち、検出用コイルに誘導電圧が発生したときは、回転子１ｂが回転中であり、片１ｄがストッパ１ｅに当接していないと判断することができる。一方、検出用コイルに誘導電圧が発生していないときは、回転子１ｂが、片１ｄとストッパ１ｅとの当接により、機械的に停止されたと判断することができる。また、上記検出用コイルとして、ステッピングモータ１の逆回転中、無励磁状態に制御された励磁コイル１ａ１及び１ａ２を流用することも考えられる。
【０００９】
以上の初期化動作を行うことにより、現位置θ′が初期位置０°であると認識しているとき、指針２も実際に初期位置である計測値０の目盛上を指示することとなるため、指針２が指示する計測値と、各種センサが計測した計測値との間の誤差をリセットすることができた。
【００１０】
しかしながら、上述した従来の車両用指示装置のように、電源投入が開始される毎に、上記初期化動作を行うと、後述する問題点が生じる。駆動装置３に対する電源投入が開始されるタイミングは、イグニッションスイッチがオンしたときだけでなく、このイグニッションスイッチオンに応じて、一旦、電源投入が開始された後、エンジンが始動し、このとき生じるバッテリ電圧低下に起因して、電源投入が一時遮断された状態から、バッテリ電圧が復帰して再び電源投入されるタイミングもある。
【００１１】
ところで、上述したようにバッテリ電圧低下によって、駆動装置３に対する電源投入が一時遮断される前、燃料計などに用いられている指針２は、すでに、ある程度大きな計測値を指示している場合が多い。従って、エンジン始動に応じて、電源投入が一時遮断され、その後電源投入が復帰したときに、上記初期化動作を行うと、脱調によって生じる上記誤差に加え、一時遮断される前に、指針２が指示している、上記ある程度大きい計測値の指示位置と、計測値０の指示位置である初期位置との差分である移動量分、さらに、指針２を逆回転方向Ｙ１に回転させる必要がある。
【００１２】
また、上述した初期化動作では、回転子１ｂの回転に応じて、検出用コイルに生じる誘導電圧の有無に基づき、当接判断を行っている。この当接判断を正確に行うため、励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態が変化に応じた回転子１ｂの回転角を大きくして、回転子１ｂの回転に応じて発生する誘導電圧を高くする必要がある。
【００１３】
ところが、励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態の変化に応じた回転子１ｂの回転角が大きいほど、一つの励磁状態に変化させてから、誘導電圧のピークが現れるまで時間がかかり、このピーク電圧を検出する為には、一定時間同一の励磁状態を保持する必要があり、回転子１ｂの回転速度が遅くなる。
【００１４】
つまり、エンジン始動に応じて、電源投入が一時遮断され、その後電源投入が復帰したときは、指針２は初期位置から遠い位置を指示していることが多いので、初期化動作に時間がかかってしまうという問題があった。
【００１５】
そこで、この問題を解決するために、従来では、例えば、電源投入開始に応じて、指針２を、１０度分、逆回転させる時間だけ、上記初期化動作を行う。そして、この間に、当接が検出されなかった場合、次に、指針２を、例えば、３６０度またはフルスケール分、逆回転方向Ｙ１に回転させ、その後、再び、上記初期化動作を開始するものが考えられている。なお、指針２を、３６０度またはフルスケール分、逆回転方向Ｙ１に回転させている間、当接検出は行わず、初期化動作時より指針２の回転速度を速くしている。このようにすれば、電源投入開始に応じて、指針２を、迅速に計測値０の初期位置に戻すことができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の駆動装置３では、エンジン始動時によって生じる電源投入の遮断前に、指針２が指示している角度が１０度以上であれば、その大きさが大きかろうが、小さかろうが、必ずフルスケールまたは３６０度指針２を回転させる必要がある。このため、指針２が初期位置で停止して、片１ｄがストッパ１ｅに当接しているにも拘わらず励磁コイル１ａ１、１ａ２の励磁状態が制御し続けられるため、片１ｄがストッパ１ｅに当接したり離れたりを繰り返し、片１ｄがストッパ１ｅに当接する毎に「カチ、カチ」という音が生じ、運転者にとってその音は不快となる。
【００１７】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、運転手に不自然な指針の動きを見せることなく、電源投入開始後、迅速に初期化動作を終了させることができるステッピングモータ用初期化駆動装置を提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、車両用指示装置内に備えられた指針駆動用ステッピングモータの回転量に基づいて記録媒体内に記録されている電源投入遮断前の指針の位置である指針の現位置を電源投入開始に応じて読み出す読出手段と、前記読み出した前記指針の現位置と、予め定めた前記指針の初期位置と、の差分だけ前記ステッピングモータを高速に回転させる第１駆動手段と、前記第１駆動手段による回転終了後に前記ステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材が該被駆動部材との当接により前記ステッピングモータの回転を機械的に停止させて前記指針を前記初期位置に強制的に停止させるストッパに向かって移動するように、前記ステッピングモータを低速で回転させ続ける第２駆動手段と、前記第２駆動手段による回転中、前記ステッピングモータの回転に伴って誘導電圧が発生する検出用コイルの両端電圧に基づき前記被駆動部材と前記ストッパとの当接を検出する当接検出手段と、前記当接検出に応じて前記第２駆動手段による前記ステッピングモータの回転を停止させて、前記第２駆動手段の低速回転により、前記被駆動部材と前記ストッパとの間の当接による跳ね返しを抑制する停止手段と、を備えることを特徴とするステッピングモータ用初期化駆動装置に存する。
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、読出手段が、車両用指示装置内に備えられた指針駆動用ステッピングモータの回転量に基づいて記録媒体内に記録されている指針の現位置を電源投入開始に応じて読み出す。第１駆動手段が、読み出した前記指針の現位置と、予め定めた指針の初期位置と、の差分、ステッピングモータを高速に回転させる。第２駆動手段が、第１駆動手段による回転終了後にステッピングモータの回転動作に連動する被駆動部材が該被駆動部材との当接によりステッピングモータの回転を機械的に停止させて指針を前記初期位置に強制的に停止させるストッパに向かって移動するように、ステッピングモータを低速で回転させ続ける。当接検出手段が、第２駆動手段による回転中、ステッピングモータの回転に伴って誘導電圧が発生する検出用コイルの両端電圧に基づき被駆動部材とストッパとの当接を検出する。停止手段が、当接検出に応じて第２駆動手段によるステッピングモータの回転を停止させる。
【００２０】
従って、第１駆動手段による回転中は、検出用コイルの両端電圧に基づいて、当接検出を行わないため、第１駆動手段によるステッピングモータの回転速度を、第２駆動手段による回転速度より速くすることができる。また、エンジン始動に応じて電源投入が一時遮断され、その後電源投入が再び開始されたことに応じて、読み出した指針の現位置は、電源投入遮断前の指針の現位置である。このことに着目し、第１駆動手段が、遮断前の指針の位置である読み出した指針の現位置と、指針の初期位置との差分に応じて、ステッピングモータを回転させることにより、被駆動部材のストッパでの跳ね返りが繰り返されることがない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のステッピングモータ用初期化駆動装置を組み込んだ指示装置を示す図である。この指示装置は、上述した従来で説明したように、ステッピングモータ１、指針２及び駆動装置３を備えている。上記ステッピングモータ１も、従来と同様に、励磁コイル１ａ１及び１ａ２、回転子１ｂ、ギア１ｃ、片１ｄ（請求項中の被駆動部材に相当。）及びストッパ１ｅを有している。
【００２２】
上記ステッピングモータ１内の励磁コイル１ａ１及び１ａ２は、駆動装置３に接続されている。そして、この駆動装置３から出力される励磁信号の供給を受けて、各励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態が変化し、回転子１ｂが回転する。上述した駆動装置３には、例えば、イグニッションスイッチオンのタイミングで、電源投入が開始されるようになっている。
【００２３】
上述した構成の指示装置の動作を、図２のＣＰＵ３ａの処理手順を示すフローチャートを参照して以下説明する。
ＣＰＵ３ａは、車載バッテリからの電源投入が開始されると、動作を開始し、まず、読出手段として働き、ＲＡＭ３ｃ（請求項中の記録媒体に相当。）内に格納された指針２の現位置θ′を読み出す（ステップＳ１）。なお、上記ＲＡＭ３ｃは、電源遮断時でも内容を保持する不揮発性のものである。このため、上記電源投入開始が、エンジン始動に応じて駆動装置３に対する電源投入が一時遮断された状態から、復帰したことによるものであれば、上記ＲＡＭ３ｃ内に格納された現位置θ′は、一時遮断される前の指針２の指示位置が格納されている。
【００２４】
まず、はじめに、ＣＰＵ３ａは、第１駆動手段として働き、読み出した現位置θ′と初期位置０°との差分（−θ′）に応じた分だけ、ステッピングモータ１を回転させる高速駆動処理を行う（ステップＳ２）。この高速駆動処理により、指針２は、現位置θ′分、逆回転方向Ｙ１に回転する。
【００２５】
次に、ＣＰＵ３ａは、第２駆動手段として働き、低速駆動処理にて、ステッピングモータ１を逆回転させ続ける。このステッピングモータ１の逆回転に応じて、指針２は、計測値０の指示位置である初期位置に向かって回転し、ギア１ｃに設けられた片１ｄは、ストッパ１ｅに向かって回転する。
【００２６】
その後、指針２が初期位置に到達し、片１ｄがストッパ１ｅに当接して、ステッピングモータ１の回転が機械的に停止したと判断すると（ステップＳ４でＹ）、ＣＰＵ３ａは、停止手段として働き、励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態を、予め定めた初期励磁状態に維持する駆動停止処理を行う（ステップＳ６）。この駆動停止処理により、指針２が計測値０を指示した状態で、ステッピングモータ１の回転が電気的に停止される。
【００２７】
ところで、駆動装置３は、上記μＣＯＭの他に、低速駆動処理において、無励磁状態に制御されている励磁コイル１ａ１及び１ａ２に発生する誘導電圧の有無に基づき、当接を検出する図示しない当接検出回路（請求項中の当接検出手段に相当。）をさらに備えており、ＣＰＵ３ａは、この当接検出回路から出力される検出信号に基づいて、当接したか否かの判断を行っている。
【００２８】
なお、上述した問題点で説明したように、励磁コイル１ａ１及び１ａ２や、別途設けた検出用コイルに発生する誘導電圧の有無に応じて、当接検出を行う場合は、回転子１ｂの回転速度を遅くする必要があるが、当接検出を行う必要がなければ、回転子１ｂの回転速度を遅くする必要がない。そこで、上記高速駆動処理によるステッピングモータ１の回転速度は、上記低速駆動処理におけるステッピングモータ１の回転速度より、速くなるようにしている。
【００２９】
また、上記ステップＳ５の駆動停止処理を行った後、ＣＰＵ３ａは、角度データθｉに応じた励磁信号を出力して、各励磁コイル１ａ１及び１ａ２の励磁状態を変化させることにより、角度データθｉに応じた角度だけ回転子１ｂを正逆回転させる通常駆動処理を行う（ステップＳ６）。この通常駆動処理により、指針２は、センサが計測した計測値を指示することとなる。その後、駆動装置３に対する電源がオフされると、ＣＰＵ３ａは、通常駆動処理を終了して、処理を終了する。
【００３０】
以上の指示装置によれば、エンジン始動に起因して電源投入が遮断される前の指針２の指示位置である現位置θ′分、指針２を高速に逆回転させて、指針２を初期位置または初期位置付近に戻した後、指針２を低速に逆回転させて、当接検出を行っている。このため、３６０度やフルスケール回転させなくても、指針２を初期位置または初期位置付近に戻すことができるため、片１ｄのストッパでの跳ね返りが繰り返されず、運転者に不自然な指針２の動きを見せることなく、電源投入開始後、迅速に初期化動作を終了させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、第１駆動手段による回転中は、検出用コイルの両端電圧に基づいて、当接検出を行わないため、第１駆動手段によるステッピングモータの回転速度を、第２駆動手段による回転速度より速くすることができる。しかも、第１駆動手段が、遮断前の指針の位置である読み出した指針の現位置と、指針の初期位置との差分に応じて、ステッピングモータを回転させることにより、被駆動部材のストッパでの跳ね返りが繰り返されることがないので、運転手に不自然な指針の動きを見せることなく、電源投入開始後、迅速に初期化動作を終了させることができるステッピングモータ用初期化駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のステッピングモータ用初期化駆動装置を組み込んだ車両用指示装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１の車両用指示装置を構成するＣＰＵ３ａの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    ステッピングモータ
１ｄ  片（被駆動部材）
１ｅ  ストッパ
３ｃ  ＲＡＭ（記録媒体）
３ａ  ＣＰＵ（読出手段、第１駆動手段、第２駆動手段、停止手段、駆動制御手段）
【図１】
0004157701.tif 000002
【図２】
0004157701.tif 000003