JP4760926B2 - 車両用指示計器 - Google Patents

Description

本発明は、車両用指示計器に関する。

従来、零値を基準として表示された車両状態値を回転位置に応じて指示する指針に対して、ステップモータの回転を減速歯車機構により減速して伝達することで、当該指針を回転駆動するようにした車両用指示計器が知られている。例えば特許文献１には、電気角に応じて交番する交流の駆動信号をステップモータの界磁巻線へ印加することにより指針を回転駆動する車両用指示計器が、開示されている。

特許文献１の車両用指示計器では、零値の指示位置に復帰させるための方向である帰零方向へ回転させた指針を、ストッパ位置にてストッパ機構により停止させている。ここで、指針の帰零方向への回転中は、ステップモータの界磁巻線に誘起電圧が発生する一方、指針が停止したときには、当該誘起電圧が低下する。そこで、所定の電気角である待機点からの駆動信号制御により帰零方向へ指針を回転駆動する帰零制御において、誘起電圧の検出電圧が設定値以下となる場合には、指針がストッパ位置にて停止したものと判断し、当該ストッパ位置に対応する電気角を更新設定している。これによれば、計器の始動前においてステップモータが振動等の外乱により脱調して指針の回転位置がずれていたとしても、更新設定された電気角に基づき指針の回転を制御することが可能となる。

特許第３７７００９５号公報

さて、特許文献１の車両用指示計器を構成する減速歯車機構において互いに噛合する歯車間には、バックラッシが不可避的に存在する。そのため、待機点からの帰零制御の開始によりステップモータが回転し始めても、減速歯車機構における歯車間のバックラッシ分、それら歯車間の噛合が遅れる場合がある。この場合においてステップモータの回転は、歯車間で噛合状態が形成されるのに伴って減速されることで、図１５（ａ）の如く駆動信号に対応する目標に対して遅れを生じた後、当該遅れを取戻すように増速されることとなる。こうした増速作用によりステップモータの回転速度（図１５（ｂ）の角速度）が本来の目標速度に対して超過となると、指針がストッパ位置まで回転しても誘起電圧の検出電圧が設定値以下とならずに、ストッパ位置に対応する電気角が誤って更新設定されるおそれがある。故に、誤って更新設定された電気角に基づく駆動信号によっては、予期しないステップモータの脱調を招来する等して指針の回転を正確に制御し得なくなるので、改善が望まれている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、指針の回転を正確に制御するための車両用指示計器を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、界磁巻線を有し、電気角に応じて交番する交流の駆動信号が界磁巻線へ印加されることにより回転するステップモータと、零値を基準として表示される車両状態値を回転位置に応じて指示し、零値を指示する零位置に帰零方向への回転により復帰する指針と、複数の歯車を噛合させてなり、ステップモータの回転を減速して指針へ伝達することにより指針を回転駆動する減速歯車機構と、帰零方向へ回転する指針を、零位置から帰零方向の所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ手段と、ストッパ位置に対応して設定される零点を含む前記電気角である検出点毎に、界磁巻線に発生する誘起電圧を検出する検出手段と、界磁巻線へ印加する駆動信号を制御する制御手段であって、零点に対して位相がずれた電気角を待機点とし、待機点に対して零点とは反対側へ位相がずれた電気角を折返点として、待機点から駆動信号を制御することにより帰零方向へ指針を回転駆動する帰零制御に先立ち、折返点まで駆動信号を制御することにより帰零方向とは反対の離零方向へ回転駆動した指針を、待機点まで駆動信号を制御することにより帰零方向へ折返して待機させる折返制御を実施する制御手段と、制御手段の帰零制御において検出手段により検出される誘起電圧に基づき、零点を更新設定する更新手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によると、帰零制御においてステップモータの回転が減速歯車機構により減速伝達されることで帰零方向へと回転駆動される指針は、零位置から帰零方向の所定範囲内となるストッパ位置にて停止する。このような帰零制御では、減速歯車機構において互いに噛合する歯車間のバックラッシに起因して、ストッパ位置に対応設定の零点にて設定値超過の誘起電圧が検出されることにより、当該零点が誤って更新設定される事態が懸念される。

そこで、請求項１に記載の発明では、ステップモータの界磁巻線へ印加する駆動信号の折返点までの制御により離零方向へ回転駆動した指針を、当該駆動信号の待機点までの制御により帰零方向へと折返して待機させる折返制御が、帰零制御に先立ち実施される。ここで折返点は、帰零制御が開始される待機点に対して零点とは反対側へ位相がずれた電気角であるので、折返点から待機点までの折返制御によって減速歯車機構における歯車間のバックラッシを、それら歯車間において帰零制御での噛合側から消失可能となる。こうしたバックラッシの消失により帰零制御においては、その開始点である待機点から歯車間の噛合が実現されてステップモータの回転速度が駆動信号に従う本来の速度となるので、指針がストッパ位置まで回転したときに設定値超過の誘起電圧が検出される事態を回避し得る。したがって、ストッパ位置に対応する零点を適正に更新設定して、当該零点に基づく駆動信号により指針の回転を正確に制御することができるのである。

請求項２に記載の発明によると、待機点と折返点との間の位相間隔は、減速歯車機構において互いに噛合する歯車間のバックラッシ量に対応する電気角の位相間隔以上に設定される。このように、待機点と折返点との間の位相間隔が歯車間のバックラッシ量に対応の位相間隔以上に設定されることによれば、折返点から待機点までの折返制御によって歯車間のバックラッシを帰零制御での噛合側から確実に消失させることができる。したがって、零点の適正な更新設定を確固たるものとして、指針の回転制御の正確性を高め得るのである。

請求項３に記載の発明によると、待機点と折返点との間の位相間隔は、減速歯車機構において互いに噛合する歯車間のバックラッシ量に対応する電気角の位相間隔と等しく設定される。このように、待機点と折返点との間の位相間隔が歯車間のバックラッシ量に対応の位相間隔と等しく設定されることによれば、指針の振上量を抑えた折返制御によって歯車間のバックラッシを帰零制御での噛合側から確実に消失させることができる。したがって、折返制御における指針の振上げにより見映えを悪化させることなく、指針の回転制御の正確性を高めることが可能である。

請求項４に記載の発明によると、待機点と零点との間の位相間隔を第一位相間隔とし、減速歯車機構において互いに噛合する歯車間のバックラッシ量に対応する電気角の位相間隔を第二位相間隔とし、零位置に対応する電気角と零点との間の位相間隔を第三位相間隔として、第三位相間隔が第一位相間隔及び第二位相間隔の和未満である場合に制御手段は、零位置に対応する電気角から折返点まで駆動信号を制御することにより離零方向へ回転駆動した指針を、待機点まで駆動信号を制御することにより帰零方向へ折返して待機させる折返制御について、帰零制御に先立ち実施し、第三位相間隔が第一位相間隔及び第二位相間隔の和以上である場合に制御手段は、零位置に対応する電気角から直接的に待機点まで駆動信号を制御することにより帰零方向へ指針を回転駆動して待機する待機制御を、帰零制御に先立つ折返制御に代えて実施する。

請求項４に記載の発明によると、待機点と零点との間の第一位相間隔及び歯車間のバックラッシ量に対応の第二位相間隔に対して、それらの和未満の第三位相間隔を零位置対応の電気角と零点とが空けている場合に、折返制御が実施される。この折返制御においては、駆動信号が零位置対応の電気角から折返点まで制御されることにより指針が離零方向へと回転駆動されるので、歯車間には一旦、帰零制御での噛合側にバックラッシが生じる。しかし、折返制御においてはさらに、駆動信号が待機点まで制御されることにより指針が離零方向とは反対の帰零方向へ折返されるので、歯車間における帰零制御での噛合側からバックラッシを消失させた状態下、帰零制御が開始される待機点にて待機可能となる。

また一方、請求項４に記載の発明によると、待機点と零点との間の第一位相間隔及び歯車間のバックラッシ量に対応の第二位相間隔に対して、それらの和以上の第三位相間隔を零位置対応の電気角と零点とが空けている場合には、折返制御に代わる待機制御が実施される。この待機制御においては、駆動信号が零位置対応の電気角から直接的に待機点まで制御されることによって指針が、離零方向ではなく帰零方向へ回転駆動されるので、歯車間における帰零制御での噛合側からバックラッシを消失させた状態下、待機点にて待機可能となる。

以上、請求項４に記載の発明によれば、零点に対する零位置対応の電気角の位相ずれに拘らず、歯車間の噛合側からバックラッシが消失した状態から帰零制御が開始されるので、零点の適正な更新設定を実現して指針の正確な回転制御に貢献することができる。しかも、零点に対して零位置対応の電気角が待機点以上に位相ずれして、第三位相間隔が第一及び第二位相間隔の和以上となる場合には、当該零位置対応の電気角から直接的に待機点へ到達させることで、指針を離零方向へ振上げることなくバックラッシを消失させ得る。これによれば、零点に対して待機点よりも離間した折返点まで電気角を到達させて折返す折返制御の実施を、その必要時に限定して、指針の振上げによる見映えの悪化の抑制且つ処理時間の短縮化を図ることができるのである。

本発明の一実施形態による車両用指示計器を示す正面図である。 図１のII−II線断面図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の電気回路構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の要部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の要部を示す平面図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の駆動信号について説明するための特性図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の図１とは異なる作動状態を示す正面図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の作動例Iについて説明するための特性図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の作動例IIについて説明するための特性図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の作動例IIIについて説明するための特性図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の作用効果を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の作用効果を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態による車両用指示計器の作用効果を説明するための特性図である。 本発明により解決する課題について説明するための特性図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による車両用指示計器１を示している。車両用指示計器１は、車速計として車両内の運転席前方に設置される。

（構成）
以下、車両用指示計器１の構成について、詳細に説明する。図１〜３に示すように車両用指示計器１は、計器板１０、指針２０、回動内機３０、基板４０、並びに「検出手段」、「制御手段」及び「更新手段」としての制御ユニット５０を備えている。

図１，２に示す計器板１０は、その表示面１０ａを運転席側へ向けて配置されており、車両状態値として車速値を表示する車速表示部１１を有している。車速表示部１１は複数の車速値を、その基準となる零値（０ｋｍ／ｈ）から上限値（１８０ｋｍ／ｈ）にかけて円弧状に表示している。

指針２０は、回動内機３０の指針軸３０ｂに基端部２１側にて連結されており、帰零方向Ｘ及びその反対の離零方向Ｙへ計器板１０の表示面１０ａに沿って回転可能となっている。これにより、車速表示部１１に表示される車速値のうち回転位置に応じた値を指示する指針２０は、図１の如く零値を指示する零位置に帰零方向Ｘへの回転によって復帰可能となっている。

図２に示すように回動内機３０は、内機本体３０ａ、指針軸３０ｂ及びケーシング３０ｃを備えている。内機本体３０ａは、計器板１０に略平行な基板４０の背面側に配置されている。内機本体３０ａは、図４に示す二相式ステップモータＭ、減速歯車機構Ｇ、並びに「ストッパ手段」としてのストッパ機構Ｓを、ケーシング３０ｃに内蔵してなる。指針軸３０ｂは、基板４０の背面に固定されたケーシング３０ｃによって支持されており、基板４０及び計器板１０を貫通して指針２０の基端部２１を支持している。これにより、内機本体３０ａは、ステップモータＭの回転に連動する減速歯車機構Ｇの減速回転により、当該減速歯車機構Ｇの出力段歯車３４と同軸上の指針軸３０ｂ、ひいては指針２０を回転駆動可能となっている。

図４，５に示すようにステップモータＭは、ステータＭｓ及びマグネットロータＭｒを組み合わせてなる。ステータＭｓは、ヨーク３１及び二相の界磁巻線３２，３３を有している。ヨーク３１は、ポール状を呈する一対の磁極３１ａ，３１ｂを形成しており、磁極３１ａにはＡ相の界磁巻線３２が巻装される一方、磁極３１ｂにはＢ相の界磁巻線３３が巻装されている。マグネットロータＭｒは、減速歯車機構Ｇの回転軸３５ａに同軸上に固定されている。ヨーク３１の各磁極３１ａ，３１ｂの先端面との間に隙間をあけるマグネットロータＭｒの外周面には、磁極としてのＮ，Ｓ極が回転方向において交互に形成されている。

このような構成のステップモータＭにおいてＡ相の界磁巻線３２は、図６の如く電気角に応じて電圧が余弦関数状に交番する交流のＡ相駆動信号を、印加される。一方、Ｂ相の界磁巻線３３は、図６の如く電気角に応じて電圧が正弦関数状に交番する交流のＢ相駆動信号を、印加される。このように互いに９０度位相のずれたＡ，Ｂ各相の駆動信号を印加される各界磁巻線３２，３３には、交流磁束が発生して当該交流磁束がヨーク３１及びマグネットロータＭｒの磁極間を通過する。したがって、マグネットロータＭｒは、電気角に応じたＡ，Ｂ各相の駆動信号の電圧変化に従って回転することになる。

図４に示すように減速歯車機構Ｇは、平歯車からなる複数の歯車３４，３５，３６，３７を有している。出力段歯車３４は、指針軸３０ｂに同軸上に連結されている。入力段歯車３５は、ケーシング３０ｃに固定された回転軸３５ａにより同軸上に支持されている。中間歯車３６，３７は、ケーシング３０ｃに固定された回転軸３６ａにより同軸上に支持されることで、一体に回転可能となっている。中間歯車３６は出力段歯車３４と噛合している一方、中間歯車３７は入力段歯車３５と噛合している。

このような構成により減速歯車機構Ｇは、入力段歯車３５に接続されたステップモータＭのマグネットロータＭｒの回転を減速して、出力段歯車３４に接続された指針２０へと当該減速回転を伝達する。したがって、電気角に応じたＡ，Ｂ各相の駆動信号の変化に従ってマグネットロータＭｒの回転位置が変化することにより、指針２０の回転位置も変化することになる。尚、図６に示すように本実施形態では、電気角を減少させる方向が指針２０の帰零方向Ｘに対応し、電気角を増大させる方向が指針２０の離零方向Ｙに対応している。

図４に示すようにストッパ機構Ｓは、当接部材３８及びストッパ部材３９を有している。当接部材３８は、出力段歯車３４から突出する短冊板状に形成されており、当該歯車３４と一体に回転可能となっている。ストッパ部材３９は、ケーシング３０ｃから内部へ突出するＬ字状に形成されており、当接部材３８の回転軌道上において突出側の先端部３９ａが当接部材３８よりも帰零方向Ｘの対応側に位置している。したがって、指針２０の帰零方向Ｘへの回転により当接部材３８がストッパ部材３９の先端部３９ａに係止されるときには、図７の如く指針２０が零位置から帰零方向Ｘの所定範囲内となるストッパ位置にて、停止することとなる。

ここで特にストッパ位置は、計器１の製造時において指針２０の零位置から帰零方向Ｘの対応側へ、ステップモータＭの電気角に換算して例えば４５０度の範囲内に設定される。そこで、ステップモータＭについて本実施形態では、後に詳述の初期処理によって電気角の零点θ０（０度）が、ストッパ位置と対応する電気角に更新設定されるようになっている。また、ステップモータＭについて本実施形態では、零点θ０に対して離零方向Ｙの対応側へ位相のずれた待機点θｗと、待機点θｗに対して零点θ０とは反対側（即ち、離零方向Ｙの対応側）へ位相のずれた折返点θｒとが、初期処理における電気角の制御目標点として設定されている。

図２に示すように制御ユニット５０は、マイクロコンピュータを主体に構成されて基板４０に実装されている。制御ユニット５０は、図３に示すようにメモリ５２を有している。メモリ５２には、初期処理により更新設定された最新の零点θ０が随時記憶される。また、メモリ５２には、初期処理及び後に詳述の通常処理を含む各種処理を実施するための実行プログラムと、所定の位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２，ΔＰ３とが予め記憶されている。ここで第一位相間隔ΔＰ１は、待機点θｗと零点θ０との間の差分として予め設定される値である。第二位相間隔ΔＰ２は、減速歯車機構Ｇにおいて互いに噛合する歯車３４，３６間及び歯車３５，３７間のバックラッシ量の総和につき、工場出荷時等に予め測定又は推定されてステップモータＭの電気角に換算して表される値である。第三位相間隔ΔＰ３は、指針２０の零位置に対応するステップモータＭの電気角と、工場出荷時等に指針２０のストッパ位置（図７参照）に対応して初期設定される零点θ０とにつき、それらの間の差分として予め算出される値である。

制御ユニット５０は、車両のドアセンサ６０、イグニッションスイッチＩＧ及びバッテリ電源Ｂと電気接続されている。制御ユニット５０は、ドアセンサ６０により車両のドアの開放が検出された場合に、バッテリ電源Ｂからの直接的な給電によって始動する。始動した制御ユニット５０は、設定時間（例えば２分）が経過するまでにイグニッションスイッチＩＧがオンされた場合、バッテリ電源Ｂからの給電によって作動状態を維持し、その後にイグニッションスイッチＩＧがオフされることによって作動停止する。また一方、始動した制御ユニット５０は、設定時間が経過するまでにイグニッションスイッチＩＧがオンされない場合には一旦、作動停止し、その後にイグニッションスイッチＩＧがオンされた場合には再始動して、イグニッションスイッチＩＧのオフによって作動停止する。尚、一度始動した後の制御ユニット５０の再始動については、イグニッションスイッチＩＧのオンに応答して行う以外にも、例えば車両のドアの開放や、ブレーキペダルの踏み込み等に応答して行うようにしてもよい。

図３に示すように制御ユニット５０は、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３と電気接続されている。初期処理において制御ユニット５０は、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３へ印加するＡ，Ｂ各相の駆動信号を制御しつつ、それら界磁巻線３２，３３に発生する誘起電圧を検出する。

具体的には、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧が零（０Ｖ）より大きくなる電気角では、スイッチング機能により、対応する界磁巻線３２，３３へ信号を印加するための経路を電気接続し且つ当該対応巻線に発生の誘起電圧を検出するための経路を遮断する。一方、Ａ，Ｂ各相の駆動信号について信号電圧が零となる電気角では、スイッチング機能により、対応する界磁巻線３２，３３へ信号を印加するための経路を遮断し且つ当該対応巻線に発生の誘起電圧を検出するための経路を電気接続する。したがって、Ａ，Ｂ各相の駆動信号が電気角に応じて余弦関数状及び正弦関数状に交番する本実施形態では、信号電圧が零となる電気角、即ち図６に黒丸で示す零点θ０並びに当該零点θ０から９０度ずつ位相のずれた電気角が、誘起電圧の検出点θｄに設定されることとなる。尚、上述した制御ユニット５０のスイッチング機能については、例えば、制御ユニット５０を構成するマイクロコンピュータ内でのスイッチング処理により経路の接続及び遮断を検出点θｄ毎に行うものであってもよいし、当該マイクロコンピュータの入出力ポートをスイッチングすることにより経路の接続及び遮断を検出点θｄ毎に行うものであってもよい。

図３に示すように制御ユニット５０は、車両の車速センサ６２と電気接続されている。初期処理後の通常処理において制御ユニット５０は、電気角の零点θ０に基づいてＡ，Ｂ各相の駆動信号を制御することにより、車速センサ６２の検出車速値を指針２０に指示させる。ここで零点θ０については、直前の初期処理により更新設定されてメモリ５２に記憶された最新のものが利用されることとなる。

（初期処理）
以下、制御ユニット５０により初期処理を実施するための制御フローについて、図８を参照しつつ詳細に説明する。尚、この制御フローは、制御ユニット５０が始動するのに伴ってスタートする。

制御フローのステップＳ１では、同期制御サブ処理を実施する。具体的に同期制御サブ処理では、まず、メモリ５２に記憶の零点θ０及び第三位相間隔ΔＰ３を読出す。次に、零点θ０に対して離零方向Ｙの対応側へ第三位相間隔ΔＰ３を挟む電気角、即ち指針２０の零位置に対応する電気角を基準点θｂに設定する。さらに、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、基準点θｂに対応する信号をＡ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。またさらに、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、帰零方向Ｘへの指針２０の回転によりマグネットロータＭｒの磁極と電気角とを同期させるための信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。最後に、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、電気角を基準点θｂへ戻すための信号をＡ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。その結果、基準点θｂと対応する零位置に、指針２０の回転位置が設定されることとなる。

続いてステップＳ２では、メモリ５２に記憶の位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２，ΔＰ３を読出し、さらにステップＳ３では、第三位相間隔ΔＰ３が第一及び第二位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２の和未満であるか否かを判定する。ここで、零点θ０に対して基準点θｂが待機点θｗよりも位相ずれしていない場合には、第三位相間隔ΔＰ３が第一及び第二位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２の和未満となるので、ステップＳ３において肯定判定がなされることになる。一方、零点θ０に対して基準点θｂが待機点θｗ以上に位相ずれしている場合には、第三位相間隔ΔＰ３が第一及び第二位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２の和以上となるので、ステップＳ３において否定判定がなされることになる。

ステップＳ３において肯定判定がなされることによって移行するステップＳ４では、ステップＳ１により設定の基準点θｂから折返制御サブ処理を開始する。続くステップＳ５では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、電気角を折返点θｒまで漸次変化させるための信号をＡ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。その結果、指針２０は、基準点θｂに対応する零位置からの回転駆動により、離零方向Ｙの折返点θｒに対応する位置まで振上げられる。また続くステップＳ６では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、電気角を待機点θｗまで漸次変化させた後に当該待機点θｗにて待機するための信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。その結果、指針２０は、折返点θｒに対応する位置からの回転駆動により帰零方向Ｘへ折返されて、待機点θｗに対応する位置にて待機する状態となる。以上により、折返制御サブ処理が終了する。

こうしたステップＳ４〜Ｓ６の折返制御サブ処理に対して、ステップＳ３において否定判定がなされることによって移行するステップＳ７では、ステップＳ１により設定の基準点θｂから待機制御サブ処理を開始する。続くステップＳ８では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、待機点θｗまで電気角を漸次変化させた後に当該待機点θｗにて待機するための信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。その結果、指針２０は、基準点θｂに対応する零位置からの回転駆動により、帰零方向Ｘの待機点θｗに対応する位置まで振下げられて待機する状態となる。以上により、待機制御サブ処理が終了する。

尚、ここで待機点θｗについては、折返制御サブ処理及び待機制御サブ処理にて指針２０の振上げ又は振下げによる見映えの悪化を抑制可能な程度に小さく且つ後に詳述の帰零制御サブ処理にて誘起電圧の検出が可能な程度に大きく設定することが、望ましい。そこで、例えば本実施形態では、零点θ０に対して離零方向Ｙの対向側へ第一位相間隔ΔＰ１となる２７３度位相ずれした電気角に、待機点θｗが設定される。また、折返点θｒについては、折返制御サブ処理にて指針２０の振上げによる見映えの悪化を抑制可能な程度に小さく且つ待機点θｗとの間の位相間隔がメモリ５２に記憶の第二位相間隔ΔＰ２以上となるように設定することが、望ましい。そこで、例えば本実施形態では、減速歯車機構Ｇにおける歯車３４，３６間及び歯車３５，３７間のバックラッシ量の総和に対応する第二位相間隔ΔＰ２に対して、待機点θｗとの位相間隔が等しくなる電気角に、折返点θｒが設定される。

以上、ステップＳ３から分岐して実行されるステップＳ６，Ｓ８の終了後には、ステップへ９へと移行して、指針２０を帰零方向Ｘへ回転駆動するための帰零制御サブ処理を、待機点θｗから開始する。続くステップＳ１０では、メモリ５２に記憶の零点θ０を読出して、待機点θｗよりも帰零方向Ｘの対応側となる当該零点θ０を今回の検出点θｄに設定する。また続くステップＳ１１では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、ステップＳ１０により設定の検出点θｄまで電気角を漸次変化させるための信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。さらに続くステップＳ１２では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち今回の検出点θｄにて駆動信号の電圧が零となる検出対象巻線の誘起電圧を検出し、その検出電圧が設定値Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する。

ステップＳ１２において検出電圧が設定値Ｖｔｈ超過であることにより否定判定がなされた場合には、ステップＳ１３へと移行する。このステップＳ１３では、ステップＳ１０により設定の検出点θｄに対して帰零方向Ｘの対応側へ９０度位相をずらした電気角を、今回の検出点θｄに設定する。続くステップＳ１４では、Ａ，Ｂ各相の駆動信号として、ステップＳ１３により設定の検出点θｄまで電気角を漸次変化させるための信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。また続くステップＳ１５では、ステップＳ１２に準じて検出対象巻線の誘起電圧を検出し、その検出電圧が設定値Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する。

ステップＳ１５において否定判定がなされる間は、ステップＳ１３へと戻って当該Ｓ１３及び後続ステップＳ１４，Ｓ１５が繰り返されるが、ステップＳ１５において肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１６へと移行する。このステップＳ１６では、直前のステップＳ１３により設定の検出点θｄは指針２０のストッパ位置に対応の現在の零点θ０であると判断して、当該検出点θｄによりメモリ５２に記憶の零点θ０を更新設定する。

このように零点θ０を更新設定したステップＳ１６の終了後と、ステップＳ１２において検出電圧が設定値Ｖｔｈ以下であることにより肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１７へと移行して、補正制御サブ処理を実施する。具体的に補正制御サブ処理では、まず、メモリ５２に記憶の最新の零点θ０を読出し、ステップＳ１に準じて当該零点θ０に基づく基準点θｂを設定する。次に、設定した基準点θｂよりも一旦大きくした電気角を当該基準点θｂまで漸次変化させるように、Ａ，Ｂ各相の駆動信号をＡ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。その結果、基準点θｂと対応する零位置に、指針２０の回転位置が設定されることとなる。以上により本初期処理が終了して、次の通常処理が開始されるのである。

以下、上述した初期処理により実現される作動例について、図９〜１１を参照しつつ説明する。尚、図９〜１１において、実線グラフは、電気角の時間変化を表したものであり、一点鎖線グラフは、指針２０の回転位置の時間変化をそれに対応する電気角の時間変化にて表したものである。

（作動例I）
図９は、第三位相間隔ΔＰ３が第一及び第二位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２の和未満となる０度であり且つ制御ユニット５０の始動前に指針２０の零位置からのずれが生じていない場合の例を示している。

制御ユニット５０の始動に伴って初期処理が開始されると、まず、同期制御サブ処理により、零点θ０と一致する基準点θｂまで電気角が変化して指針２０の回転位置が零位置に設定された後、マグネットロータＭｒと電気角とが同期させられて、当該零位置に指針２０が戻される（ｔ０〜ｔ１）。

次に、折返制御サブ処理が開始されることで電気角は、零点θ０と一致する基準点θｂから離零方向Ｙの対応側へ２７３度位相のずれた待機点θｗを経て、当該待機点θｗから離零方向Ｙの対応側へ位相間隔ΔＰ２分ずれた折返点θｒまで、変化する。その結果、基準点θｂに対応の零位置から指針２０が離零方向Ｙへと回転して、折返点θｒの対応位置まで振上げられる（ｔ１〜ｔ２）。

さらに、折返制御サブ処理が継続されることで電気角は、折返点θｒから帰零方向Ｘの対応側へ第二位相間隔ΔＰ２分ずれた待機点θｗまで、変化する。その結果、折返点θｒの対応位置から指針２０が帰零方向Ｘへと回転して待機点θｗの対応位置まで折返され（ｔ２〜ｔ３）、帰零制御サブ処理に対する待機状態となる（ｔ３〜ｔ４）。

続いて、帰零制御サブ処理が開始されることにより、零点θ０と一致する最初の検出点θｄまで電気角が変化して指針２０が帰零方向Ｘのストッパ位置にて停止すると、検出対象巻線３３の誘起電圧の検出電圧が設定値Ｖｔｈ以下となる（ｔ４〜ｔ５）。

以上の後に補正制御サブ処理が開始されることで電気角は、零点θ０と一致する基準点θｂよりも一旦大きくなった後、当該基準点θｂへと戻る。その結果、指針２０が零位置まで回転して、初期処理が終了する（ｔ５〜ｔ６）。

（作動例II）
図１０は、第三位相間隔ΔＰ３が第一及び第二位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２の和未満となる０度であり且つ制御ユニット５０の始動前に指針２０が零位置に対して電気角換算で３６０度ずれている場合の例を示している。

制御ユニット５０の始動に伴って初期処理が開始されると、作動例Iの場合と同様にして、同期制御サブ処理及び折返制御サブ処理が実施される（ｔ０〜ｔ４）。

続いて、帰零制御サブ処理が開始されることにより、零点θ０と一致する最初の検出点θｄまで電気角が変化するが、始動前における零位置からのずれに起因して指針２０はストッパ位置まで回転しておらず、故に停止し得ない。その結果、検出対象巻線３３の誘起電圧の検出電圧は設定値Ｖｔｈに対して超過となる（ｔ４〜ｔ５）。

これにより、帰零制御サブ処理がさらに継続されて、零点θ０から帰零方向Ｘの対応側へ３６０度位相のずれた電気角まで検出点θｄが進むと、指針２０がストッパ位置まで回転して停止することになる。その結果、検出対象巻線３３の誘起電圧の検出電圧が設定値Ｖｔｈ以下となる（ｔ５〜ｔ６）。

以上の後、作動例Iの場合と同様な補正制御サブ処理により、指針２０が零位置まで回転して、初期処理が終了する（ｔ６〜ｔ７）。

（作動例III）
図１１は、第三位相間隔ΔＰ３が第一及び第二位相間隔ΔＰ１，ΔＰ２の和以上となる４５０度であり且つ制御ユニット５０の始動前に指針２０の零位置からのずれが生じていない場合の例を示している。

制御ユニット５０の始動に伴って初期処理が開始されると、まず、同期制御サブ処理により、零点θ０から離零方向Ｙの対応側へ４５０度位相のずれた基準点θｂまで電気角が変化して、指針２０の回転位置が零位置に設定された後、マグネットロータＭｒと電気角とが同期させられて、当該零位置に指針２０が戻される（ｔ０〜ｔ１）。

次に、作動例Iの折返制御サブ処理に代えて待機制御サブ処理が開始されることで電気角は、基準点θｂから帰零方向Ｘの対応側へ１７７度位相のずれた待機点θｗまで直接的に、変化する。その結果、基準点θｂに対応の零位置から指針２０が帰零方向Ｘへと回転して待機点θｗの対応位置まで振下げられ（ｔ１〜ｔ２）、帰零制御サブ処理に対する待機状態となる（ｔ２〜ｔ３）。

続いて、作動例Iの場合と同様な帰零制御サブ処理により、指針２０が帰零方向Ｘのストッパ位置にて停止すると、検出対象巻線３３の誘起電圧の検出電圧が設定値Ｖｔｈ以下となる（ｔ３〜ｔ４）。さらに、作動例Iの場合と同様な補正制御サブ処理により、指針２０が零位置まで回転して、初期処理が終了する（ｔ４〜ｔ５）。

以上より本実施形態では、待機点θｗと零点θ０との間の位相間隔ΔＰ１及び減速歯車機構Ｇでのバックラッシ量の総和に対応する位相間隔ΔＰ２に対し、それらの和未満の位相間隔ΔＰ３を基準点θｂと零点θ０とが空けている場合、折返制御サブ処理が実施される。この折返制御サブ処理においては、指針２０の零位置に対応する基準点θｂから折返点θｒまで電気角が変化することにより、指針２０が離零方向Ｙへと振上げられる。そのため、減速歯車機構Ｇの歯車３４，３６間及び歯車３５，３７間では一旦、図１２（同図は歯車３４，３６間を示す）の如く、帰零方向Ｘへの指針２０の回転駆動時における噛合側にバックラッシＢＬが生じる。

しかし、折返制御サブ処理においてはさらに、折返点θｒから待機点θｗまで電気角が変化することにより、指針２０が帰零方向Ｘへと折返されて待機状態となる。この待機状態において歯車３４，３６間及び歯車３５，３７間では、図１３（同図は歯車３４，３６間を示す）の如く、帰零方向Ｘへの指針２０の回転駆動時における噛合側からはバックラッシＢＬが確実に消失することになる。故に、指針２０を帰零方向Ｘへ駆動する帰零制御サブ処理においては、その開始点である待機点θｗから歯車３４，３６間及び歯車３５，３７間の噛合が実現されて、図１４の如くステップモータＭの回転が駆動信号に従う回転となる。これによれば、指針２０がストッパ位置まで回転したときに設定値Ｖｔｈ以下の誘起電圧を検出することに基づく零点θ０の更新設定を、適正なものとなし得る。したがって、帰零制御サブ処理後の零点θ０に基づく補正制御サブ処理においては、指針２０の回転位置を零位置に正確に設定して、その後の通常処理においても、指針２０の正確な回転制御が実現可能となるのである。

また一方で本実施形態では、待機点θｗと零点θ０との間の位相間隔ΔＰ１及び減速歯車機構Ｇでのバックラッシ量の総和に対応する位相間隔ΔＰ２に対し、それらの和以上の位相間隔ΔＰ３を基準点θｂと零点θ０とが空けている場合、待機制御サブ処理が実施される。この待機制御サブ処理においては、指針２０の零位置に対応する基準点θｂから待機点θｗまで直接的に電気角が変化することにより、指針２０が離零方向Ｙへ振上げられることなく、帰零方向Ｘへ振下げられて待機状態となる。これにより歯車３４，３６間及び歯車３５，３７間では、図１３（同図は歯車３４，３６間を示す）の如く、帰零方向Ｘへの指針２０の回転駆動時における噛合側からバックラッシＢＬが消失するので、その後の帰零制御サブ処理においては、折返制御サブ処理後の場合と同様に零点θ０の更新設定を適正なものとなし得る。したがって、補正制御サブ処理においては指針２０の回転位置を零位置に正確に設定して、その後の通常処理においても、指針２０の正確な回転制御が実現可能となる。また、こうした効果をもたらす待機制御サブ処理の場合、折返制御サブ処理の如く指針２０を振上げなくてもバックラッシＢＬを消失させることができるので、当該振上げによる見映えの悪化が抑制されると共に処理時間の短縮化が図られることとなる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は説明の実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的に折返点θｒについては、減速歯車機構Ｇにおける歯車３４，３６間及び歯車３５，３７間のバックラッシ量の総和に対応する第二位相間隔ΔＰ２よりも、待機点θｗとの位相間隔が大きくなるように設定してもよい。また、制御フローにおいては、ステップＳ１による同期制御サブ処理及びステップＳ１７による補正制御サブ処理のうち少なくとも一方について、実施しないようにしてもよい。

「ストッパ手段」としては、指針２０を直接的に係止して停止させるものであってもよい。また、Ａ，Ｂ各相の駆動信号については、互いに９０度の位相差をもって交番する信号であれば、電圧が余弦関数状又は正弦関数状に変化する信号以外、例えば台形波状や三角波状等に変化する信号であってもよい。さらに、指針２０により指示する車両状態値については、車両の各種状態に関する値であれば、例えば燃料残量や冷却水温度、エンジン回転数等であってもよい。

１ 車両用指示計器、１０ 計器板、１０ａ 表示面、１１ 車速表示部、２０ 指針、３０ 回動内機、３０ａ 内機本体、３１ ヨーク、３２，３３ 界磁巻線、３４ 出力段歯車、３５ 入力段歯車、３６，３７ 中間歯車、３８ 当接部材、３９ ストッパ部材、４０ 基板、５０ 制御ユニット（検出手段・制御手段・更新手段）、５２ メモリ、ＢＬ バックラッシ、Ｇ 減速歯車機構、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（ストッパ手段）、Ｖｔｈ 設定値、Ｘ 帰零方向、Ｙ 離零方向、ΔＰ１ 第一位相間隔、ΔＰ２ 第二位相間隔、ΔＰ３ 第三位相間隔、θ０ 零点、θｂ 基準点、θｄ 検出点、θｒ 折返点、θｗ 待機点

Claims (4)

1. 界磁巻線を有し、電気角に応じて交番する交流の駆動信号が前記界磁巻線へ印加されることにより回転するステップモータと、
   零値を基準として表示される車両状態値を回転位置に応じて指示し、前記零値を指示する零位置に帰零方向への回転により復帰する指針と、
   複数の歯車を噛合させてなり、前記ステップモータの回転を減速して前記指針へ伝達することにより前記指針を回転駆動する減速歯車機構と、
   前記帰零方向へ回転する前記指針を、前記零位置から前記帰零方向の所定範囲内となるストッパ位置に停止させるストッパ手段と、
   前記ストッパ位置に対応して設定される零点を含む前記電気角である検出点毎に、前記界磁巻線に発生する誘起電圧を検出する検出手段と、
   前記界磁巻線へ印加する前記駆動信号を制御する制御手段であって、前記零点に対して位相がずれた前記電気角を待機点とし、前記待機点に対して前記零点とは反対側へ位相がずれた前記電気角を折返点として、前記待機点から前記駆動信号を制御することにより前記帰零方向へ前記指針を回転駆動する帰零制御に先立ち、前記折返点まで前記駆動信号を制御することにより前記帰零方向とは反対の離零方向へ回転駆動した前記指針を、前記待機点まで前記駆動信号を制御することにより前記帰零方向へ折返して待機させる折返制御を実施する制御手段と、
   前記制御手段の前記帰零制御において前記検出手段により検出される前記誘起電圧に基づき、前記零点を更新設定する更新手段と、
   を備えることを特徴とする車両用指示計器。
2. 前記待機点と前記折返点との間の位相間隔は、前記減速歯車機構において互いに噛合する前記歯車間のバックラッシ量に対応する前記電気角の位相間隔以上に設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用指示計器。
3. 前記待機点と前記折返点との間の位相間隔は、前記減速歯車機構において互いに噛合する前記歯車間のバックラッシ量に対応する前記電気角の位相間隔と等しく設定されることを特徴とする請求項２に記載の車両用指示計器。
4. 前記待機点と前記零点との間の位相間隔を第一位相間隔とし、前記減速歯車機構において互いに噛合する前記歯車間のバックラッシ量に対応する前記電気角の位相間隔を第二位相間隔とし、前記零位置に対応する前記電気角と前記零点との間の位相間隔を第三位相間隔として、
   前記第三位相間隔が前記第一位相間隔及び前記第二位相間隔の和未満である場合に前記制御手段は、前記零位置に対応する前記電気角から前記折返点まで前記駆動信号を制御することにより前記離零方向へ回転駆動した前記指針を、前記待機点まで前記駆動信号を制御することにより前記帰零方向へ折返して待機させる前記折返制御について、前記帰零制御に先立ち実施し、
   前記第三位相間隔が前記第一位相間隔及び前記第二位相間隔の和以上である場合に前記制御手段は、前記零位置に対応する前記電気角から直接的に前記待機点まで前記駆動信号を制御することにより前記帰零方向へ前記指針を回転駆動して待機する待機制御を、前記帰零制御に先立つ前記折返制御に代えて実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用指示計器。

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