(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目盛盤と、
前記目盛盤の裏面側に配置されたステップモータと、
前記ステップモータの回転に応じて前記目盛盤の表面に沿って回動する指針と、
物理量の検出信号に対応して前記ステップモータを駆動する制御手段とを備えた指針計器において、
前記目盛盤上には０目盛と最大目盛の間に均等に目盛が割振られ、
前記物理量の大きさが０から第１の所定値の範囲にある時は、前記制御手段により前記ステップモータを駆動して前記指針に前記０目盛を指示させ、
前記物理量の大きさが前記第１の所定値とこの第１の所定値より大きい第２の所定値の範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して前記指針の指示が小さい第１の線形的関係となるように、前記指針を前記ステップモータにより駆動させ、
また、前記物理量の大きさが前記第２の所定値よりも大きい範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して前記指針の指示が略一致する第２の線形的関係となるように、前記指針を前記ステップモータにより駆動させることを特徴とする指針計器。
【請求項２】
前記物理量は車両の速度であることを特徴とする請求項１に記載の指針計器。
【請求項３】
前記第２の所定値は、前記車両の速度が２０ｋｍ／ｈのポイントであることを特徴とする請求項２に記載の指針計器。
【請求項４】
前記物理量はエンジンの回転数であることを特徴とする請求項１に記載の指針計器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指針計器に係わり、特にステップモータを駆動源として採用してなる指針計器に関するものであり、車両用に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両に搭載される各種システムのマイクロコンピュータ制御化が進むに連れて、車両用の指針計器においても、その指針を回動させる駆動源であるアクチュエータが従来の交差コイル式モータから、よりマイクロコンピュータ制御に適したステップモータに置換えられている。
【０００３】
一方、たとえば、車両の指針計器である速度計においては、車輪１回転当り所定数のパルスを発生する車速センサを設け、その出力信号に基づい制御装置によりアクチュエータを駆動して指針を回動させて物理量である速度を指示している。この場合、極低速域、たとえば１０ｋｍ／ｈ以下においては、上述の車速センサのパルス間隔（或るパルスから次のパルスまでの時間）が長くなり上述の制御装置によるアクチュエータの駆動が不安定となってしまう。たとえば、車両の減速時、速度が５ｋｍ／ｈ付近になると指針が急に０ｋｍ／ｈを指示する、というようなことが起こる。この現象に対処するため、交差コイル式アクチュエータを用いた従来の速度計においては、目盛盤２上の目盛部３の間隔を一部不均等間隔としている。すなわち、０〜２０ｋｍ／ｈの範囲において目盛部３の間隔を縮めると共に、速度が略８ｋｍ／ｈ以下においては機械的ストッパを設けて指針を０ｋｍ／ｈを指した状態で停止させる手法（いわゆる”０上げ”）を採用している。図６には、交差コイル式アクチュエータを用いた従来の速度計１００の正面図を示す。従来の速度計１００においては、図６に示すように、０ｋｍ／ｈを表示する目盛である０目盛部３ａと１０ｋｍ／ｈを表示する目盛である１０目盛部３ｃとの間隔を圧縮している。一方、１０目盛部３ｃと最大目盛部３ｂの間は均等に割振られている。
【０００４】
さらに、従来の速度計１００においては、実際の走行速度が０ｋｍ／ｈ〜８ｋｍ／ｈである時は、機械的ストッパ（図示せず）により指針６を０目盛部３ａ位置にて強制的に停止させている。したがって、従来の速度計１００において車両が走り出すと、速度が８ｋｍ／ｈに達するまで指針６は０目盛部３ａ、つまり０ｋｍ／ｈを指示している。速度が８ｋｍ／ｈを超えると指針６は回動して、速度に対応した目盛を指示する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の０上げによる目盛盤上の目盛の不均等間隔化は運転者に視認上違和感を与える可能性がある。つまり、車両が滑らかに加速するにも拘わらず、指針６の動きと指示速度にずれがあるように感じられてしまう。また、上述の機械的な０上げを、ステップモータを駆動源とする速度計に対して実施した場合、指針をストッパに当接させてステップモータのシャフトを強制的に停止させると、脱調（ステップモータを駆動する電気信号とステップモータの回動角度との同期が維持できなくなる状態）が発生してステップモータの制御が不能になってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、０目盛と最大目盛の間に均等に目盛が割振られた目盛盤を設けると共に、指示すべき物理量の大きさが０から所定値の範囲にある時は、指針により０目盛を指示させることにより、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの指針計器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の指針計器は、目盛盤上には０目盛と最大目盛の間に均等に目盛が割振られ、指針計器により指示される物理量の大きさが０から第１の所定値の範囲にある時は、制御手段によりステップモータを駆動して指針に０目盛を指示させ、物理量の大きさが第１の所定値とこの第１の所定値より大きい第２の所定値の範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して指針の指示が小さい第１の線形的関係となるように、指針をステップモータにより駆動させ、また、物理量の大きさが第２の所定値よりも大きい範囲にある時は、検出された物理量の大きさに対して指針の指示が略一致する第２の線形的関係となるように、指針をステップモータにより駆動させる構成とした。これにより、従来の速度計１００における機械式ストッパ（図示せず）による「０上げ」の代わりに駆動信号による「０上げ」を実施してステップモータ５の脱調を防止しつつ、物理量の大きさが小さい領域（第１の所定値とこの第１の所定値より大きい第２の所定値の範囲）において指針の動きを滑らかにし、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの指針計器を実現できる。また、指針の指示が物理量の大きさに対して線形的関係となるようにしているので、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの指針計器を確実に実現できる。
【０００９】
この場合、請求項２〜請求項４のように、指示される物理量を車両の速度あるいはエンジンの回転数とすれば、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの速度計あるいはタコメータを実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による指針計器を自動車用速度計に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による速度計１の正面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１における紙面左右方向が自動車の左右方向となっており、図２の右側が自動車の前方、左側が自動車の後方、つまり運転者側となっている。また、図１、図２における上下方向が自動車の上下方向となっている。
【００１２】
速度計１は、自動車の運転席前方の運転者から視認可能な位置に配設されている。速度計１は、指示すべき物理量である自動車の速度を表示して運転者に視認させるための目盛盤２を備えている。
【００１３】
目盛盤２は、透明な、あるいは半透光性を有するポリカーボネード等の薄板からなり、その表面には複数の目盛部３、文字部４が、これらを除いた部分に印刷あるいはホットスタンプ等により着色を施して形成されている。また、目盛部３は、０ｋｍ／ｈを表示する０目盛部３ａと１８０ｋｍ／ｈを表示する最大目盛部３ｂとの間が均等に割振られている。つまり、単位速度当りの指示角度が目盛部３の全域において同一に設定されている。これにより、運転者は、従来の速度計１００において、図６に示すように目盛間隔が圧縮されていた低速域においても、違和感を感じることなく指針５ｂの指示位置から速度を読み取ることができる。
【００１４】
目盛盤２の裏面には、目盛盤２を照明する光源である発光ダイオード１０の発する光を集光し目盛盤２に導光して、目盛部３、文字部４を発光表示させるための導光板１１が固定されている。導光板１１は、透明の樹脂、たとえばアクリル樹脂等から形成されている。
【００１５】
目盛盤２の裏面にはケース１２が装着され、ケース１２内には、速度計１の電気回路部を形成するプリント基板７が収容されている。プリント基板７には上述の発光ダイオード１０が実装されている。また、プリント板７には、図２に示すように、指針６を回動させる駆動源であるステップモータ５が取付けられると共に、ステップモータ５を駆動するための制御装置８が実装されている。
【００１６】
制御装置８は、速度センサ９からの出力信号が入力されて、それに対応して所定角度だけ指針軸６ａを回動させるようにステップモータ５を駆動している。図３には、本発明の一実施形態による速度計１における電気回路構成図を示す。図３に示すように、制御装置８は、速度パルス入力器８ｅを介して取り込まれた速度センサ９からの出力信号に基づいて自動車の走行速度を算出し、それに対応する指針６の指示角度を決定するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）８ａ、ＣＰＵ８ａが決定した指針６の指示角度になるようにステップモータ５を駆動する駆動回路８ｄ、バッテリ１６の電圧を所定の電圧に変換してＣＰＵ８ａへ供給する定電圧回路８ｂ、記憶装置８ｃ等から構成されている。また、ＣＰＵ８ａは、イグニッションスイッチ１５がＯＮされたことを検出すると発光ダイオード１０を点灯させて、表示盤２を運転者が視認可能な状態にする。
【００１７】
ステップモータ５は、速度センサ９からの電気信号に対応した角度だけ指針軸６ａを回動させる。指針軸６ａは、目盛盤２の略中央部に設けられた中央孔部２ａを通して運転者側に延出し、その先端には、目盛盤２の表面に沿って回動可能に指針６が固定されている。この指針６が目盛盤２上の目盛部３を指示することにより速度が表示される。なお、指針軸６ａは、変速機構（図示せず）を介してステップモータ５のシャフト（図示せず）により駆動されてもよいし、あるいは、ステップモータ５のシャフト（図示せず）に直結で駆動されてもよい。
【００１８】
目盛盤２の表面には、環状の見返し板１３を介し透明カバー１４が装着されている。
【００１９】
次に、本発明の一実施形態による速度計１における、速度表示工程について説明する。
【００２０】
図４には、本発明の一実施形態による速度計１のＣＰＵ８ａにおける、速度表示工程のフローチャートを示す。以下、図４に示すフローチャートについて説明する。
【００２１】
先ず、ステップＳ１０１において、速度センサ９の出力信号であるパルス間隔（時間値）を算出する。本実施例の速度センサ９においては、プロペラシャフト（図示せず）１回転当り４個のパルスが発生する。すなわち、低速時にはパルス間隔Ｐは長く、高速時にはパルス間隔Ｐは短くなる。
【００２２】
次に、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で算出したパルス間隔Ｐに基づき、自動車の速度Ｖを算出する。速度Ｖの算出は、パルス間隔Ｐとそれに対応した速度Ｖが記入された一覧表である第１のマップデータを参照して行われる。本発明の一実施形態による速度計１の第１のマップデータにおいては、速度Ｖは、１／１６ｋｍ／ｈ刻みで記入されている。したがって、ステップＳ１０２で算出される速度Ｖは１／１６ｋｍ／ｈ刻みの値となっている。なお、第１のマップデータは、制御装置８の記憶装置８ｃ内に記憶されている。
【００２３】
次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で算出した速度Ｖに対応した指針６の表示位置、すなわち指針軸６ａの角度Ａを算出する。角度Ａの算出は、速度Ｖとそれに対応した角度Ａが記入された一覧表である第２のマップデータを参照して行われる。ステップＳ１０２により、速度Ｖは１／１６ｋｍ／ｈ刻みで算出されるので、第２のマップデータ内においても、速度Ｖは１／１６ｋｍ／ｈ刻みで表示され、それに対応した指針軸６ａの角度Ａが記入されている。なお、第２のマップデータも、制御装置８の記憶装置８ｃ内に記憶されている。
【００２４】
ここで、第２のマップデータにおける速度Ｖと角度Ａの関係について説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態による速度計１において、指針軸６ａの角度Ａが０°の時に０目盛部３ａである０ｋｍ／ｈを、指針軸６ａの角度Ａが２７０°の時に最大目盛部３ｂである１８０ｋｍ／ｈを表示しているので、１ｋｍ／ｈが１．５°で表示されている。
【００２６】
（ａ）速度Ｖが０ｋｍ／ｈから５ｋｍ／ｈ（第１の所定値）までの場合。
【００２７】
この場合、角度Ａは０となっている。つまり、車両の速度Ｖが０ｋｍ／ｈから５ｋｍ／ｈ（第１の所定値）までは、ステップモータ５は、指針軸６ａの角度が０°であるように駆動され、指針６は０目盛部３ａである０ｋｍ／ｈを指している。これにより、従来の速度計１００における機械式ストッパ（図示せず）による「０上げ」に替えて、指針６が０目盛部３ａを指すようにステップモータ５を駆動して、言換えると、電気的な「０上げ」を実施することで、ステップモータ５の脱調を防止しつつ、極低速域における指針６の不自然な動きを抑えて視認性に優れる速度計１を実現することができる。
【００２８】
（ｂ）速度Ｖが５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈ（第２の所定値）までの場合。
【００２９】
この場合、速度Ｖが５ｋｍ／ｈの時は角度Ａは０°、速度Ｖが２０ｋｍ／ｈ（第２の所定値）の時は角度Ａは３０°となる（第２の所定値は、第１の所定値よりも大きい）。また、その途中の速度Ｖに対応する角度Ａは、速度Ｖの５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈまでの変化幅である１５ｋｍ／ｈを指針軸６ａが３０°回動して表示するように線型補間により設定されている（以下、第１の線形的関係という）。これにより、従来の速度計１００の低速域（０〜２０ｋｍ／ｈ）における目盛部３の間隔圧縮をやめて目盛部３の全域を均等目盛とし、且つ指針６の回動を車両の速度変化に線型に対応させたので、視認時違和感の無い、斬新な見栄えの速度計１を実現できる。
【００３０】
（ｃ）速度Ｖが２０ｋｍ／ｈ（第２の所定値）から１８０ｋｍ／ｈまでの場合。
【００３１】
この場合、速度Ｖに対応する角度Ａは、１ｋｍ／ｈが１．５°で表示されるような関係を維持するように設定されている（以下、第２の線形的関係という）。
【００３２】
次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３で算出した指針６の角度Ａに対応したステップモータ５に印加する駆動信号Ｄを算出する。駆動信号Ｄの算出は、角度Ａとそれに対応した駆動信号Ｄが記入された一覧表である第３のマップデータを参照して行われる。そして、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で算出された駆動信号Ｄが制御装置８の駆動回路８ｄに出力される。この駆動信号Ｄに基づいて駆動回路８ｄによりステップモータ５が駆動されて指針軸６ａが所定角度まで回動し、指針６が所定速度を指示する。
【００３３】
なお、運転者のアクセル操作、ブレーキ操作により自動車の速度Ｖが変化すると、それに対応して指針６を回動させるように駆動回路８ｄに駆動信号Ｄが出力される。この時、駆動回路８ｄは、ステップモータ５に脱調が発生しないような角速度あるいは角加速度で範囲でステップモータ５を駆動する。
【００３４】
以上のように構成された本発明の一実施形態による速度計１の視認状態について説明する。
【００３５】
図５は、本発明の一実施形態による速度計１における、車両の速度Ｖと目盛盤２上で指針６により指示される指示速度Ｋとの関係を示すグラフである。
【００３６】
図５に示すように、車両の速度Ｖが５ｋｍ／ｈ未満の場合は、指針６０目盛部３ａつまり０ｋｍ／ｈを指示している。車両の速度Ｖが５ｋｍ／ｈを超えると、指針６は滑らかに回動し始める。この時、速度Ｖと指示速度Ｋとの関係は線型であるが、速度Ｖが２０ｋｍ／ｈに達するまでは、指示速度Ｋは速度Ｖよりわずかに小さくなっている。速度Ｖが２０ｋｍ／ｈを超えると、速度Ｖと指示速度Ｋとの関係は線型、且つ指示速度Ｋと速度Ｖとは略一致している。
【００３７】
一方、図１に示すように、目盛盤２上において従来の速度計１における低速域での目盛の圧縮を廃止し目盛部３を０目盛部３ａから最大目盛部３ｂまで均等に割振ると共に、低速域から指針６を速度Ｖにほぼ対応させて回動させたので、運転者が速度計１を視認した時に、特に低速域において違和感を感じることを確実の防止できる。
【００３８】
以上説明した、本発明の一実施形態による速度計１においては、速度計１により指示される物理量、つまり速度の大きさが０から所定値、たとえば５ｋｍ／ｈの範囲にある時は、制御手段である制御装置８により駆動源であるステップモータ５を駆動して指針６に０目盛部３ａを指示させている。これにより、従来の速度計１００における機械式ストッパ（図示せず）による「０上げ」に替えて駆動信号による「０上げ」を実施することで、ステップモータ５の脱調を防止しつつ、極低速域における指針６の不自然な動きを抑えて視認性に優れる速度計１を実現することができる。
【００３９】
また、本発明の一実施形態による速度計１においては、従来の速度計１における低速域での目盛部３間隔の圧縮を実施せずに目盛部３を０目盛部３ａから最大目盛部３ｂまで均等に割振ると共に、低速域から指針６を速度Ｖにほぼ対応させて回動させた。これにより、運転者が速度計１を視認した時に、特に低速域において違和感を感じることを確実の防止できる。
【００４０】
なお、以上説明した、本発明の一実施形態による速度計１においては、最大目盛部３ｂの指示値を１８０ｋｍ／ｈとしているが、必要に応じて変更しても構わない。
【００４１】
また、以上説明した、本発明の一実施形態による速度計１においては、目盛部３において１ｋｍ／ｈを１．５°で表示しているが、必要に応じて変更しても構わない。
【００４２】
また、以上説明した、本発明の一実施形態においては、指針計器を速度計１に適用したが、他の指針計器、たとえば物理量としてエンジンの回転数を指示するタコメータに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による速度計１の正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による速度計１における、電気回路構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による速度計１のＣＰＵ８ａにおける、速度表示工程のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による速度計１における、車両の速度Ｖと目盛盤２上で指針６により指示される指示速度Ｋとの関係を示すグラフである。
【図６】従来の速度計１００の正面図である。
【符号の説明】
１    速度計（指針計器）
２    目盛盤
３    目盛部
３ａ    ０目盛
３ｂ    最大目盛
４    文字部
５    ステップモータ
６    指針
６ａ    指針軸
７    プリント基板
８    制御装置
８ａ    ＣＰＵ
８ｂ    定電圧回路
８ｃ    記憶装置
８ｄ    駆動回路
８ｅ    速度パルス入力器
９    速度センサ
１００    従来の速度計
Ａ    角度
Ｄ    駆動信号
Ｋ    指示速度
Ｐ    パルス間隔
Ｖ    速度（物理量）
【図１】
0004237432.tif 000002
【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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