JP5071313B2 - 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、零値を基準として設定される車両状態値を回転位置に応じて指示する指針について、ステップモータにより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。こうした車両用指示計器の一種として特許文献１には、電気角に応じた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、指針の回転駆動を実現するものが開示されている。

この特許文献１の車両用指示計器では、車両状態値の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を、当該零位置においてストッパ機構により間接的に停止させている。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、当該界磁巻線に発生の誘起電圧が低下する。そこで、界磁巻線に発生した誘起電圧を検出し、その検出結果が設定電圧以下となった場合には、指針の零位置に対応する電気角の零点にステップモータが到達して指針がストッパ手段により停止したものと判断し、当該零点を更新している。これによれば、ステップモータへの給電開始前において機械的振動等の外乱により指針が零位置から帰零方向の反対方向へずれていても、更新された正確な零点に基づいて駆動信号の制御が可能となるのである。
特開２００２−２６７５０１号公報

さて、特許文献１の車両用指示計器では、一旦、指針を帰零方向の反対方向へ回転させて振り上げた後、当該指針を帰零方向へ回転させてストッパ手段により停止させるようにしている。これは、停止するまでの指針の回転範囲が狭い場合、指針を駆動するステップモータの回転速度が上昇しないことにより、界磁巻線に発生する誘起電圧が設定電圧を超えなくなることで、電気角の零点が誤って更新されるのを回避するためである。しかしながら、零点の更新精度を高めるために、指針について振上量を十分に大きくして回転範囲を拡げると、零点の更新に要する時間が長くなるため、車両の乗員が誤動作と勘違いする事態を招いて信頼性を低下させるおそれがあった。

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、信頼性が高い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、零値を基準として設定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、界磁巻線を有し、電気角に応じた交流の駆動信号が界磁巻線へ印加されることにより指針を回転駆動するステップモータと、帰零方向へ回転する指針を零位置において停止させるためのストッパ手段と、界磁巻線に発生する誘起電圧を検出する検出手段と、検出手段による誘起電圧の検出結果が設定電圧以下となる更新条件が成立した場合に、指針の零位置に対応する電気角の零点を更新する更新手段と、界磁巻線へ印加する駆動信号を更新手段により更新された零点に基づき制御する制御手段であって、帰零方向へ指針を回転駆動するための駆動信号である帰零駆動信号について、指針をストッパ手段により停止させてステップモータを強制脱調させるように制御した後、更新条件が正規に成立する電気角まで帰零駆動信号の制御を継続する制御手段と、を備えることを特徴とする。

以上の発明によると、ステップモータの界磁巻線へ印加される駆動信号のうち帰零方向へ指針を回転駆動するための帰零駆動信号については、まず、零値指示の零位置にて指針を停止させてストッパ手段によりステップモータを強制脱調させるように、制御される。故に、帰零駆動信号の制御開始前において零位置からの指針ずれがない場合には、指針がストッパ手段により停止してステップモータが強制脱調させられる。この強制脱調により指針は零点対応の零位置よりも帰零方向の反対方向へと回転し、脱調前の電気角に対して零点を挟んで３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置に到達する。故に強制脱調後、ステップモータの界磁巻線に発生する誘起電圧の検出結果が設定電圧以下となる更新条件について、正規に成立する電気角までは帰零駆動信号の制御が継続されることで、指針の停止により誘起電圧が低下する零位置対応の零点を正確に更新できる。このような発明によれば、零点更新に伴う指針の回転範囲を拡げなくても零点更新の精度が高められるので、零点更新に要する時間を短縮して信頼性を高めることが可能となる。

請求項２に記載の発明によると、制御手段は、更新条件が正規に成立する電気角において当該更新条件が成立しない場合に、検出手段による誘起電圧の検出結果が設定電圧以下となるまで帰零駆動信号の制御を延長する。ここで、帰零駆動信号の制御開始前において零位置からの指針ずれが大きい場合には、ステップモータの強制脱調が生じないことに起因して、更新条件の正規成立の電気角まで帰零駆動信号を制御しても、界磁巻線に発生の誘起電圧が設定電圧以下とならない事態が生じ得る。故に、更新条件の正規成立の電気角において当該更新条件が成立しない場合には、誘起電圧の検出結果が設定電圧以下となるまで帰零駆動信号の制御が延長されることで、帰零駆動信号の制御開始前の指針ずれが大きい場合でも更新条件を確実に成立させて、零点を正確に更新できるのである。

請求項３に記載の発明によると、駆動信号の制御により制御手段は、指針の停止に先立って、零位置よりも帰零方向の反対方向へ指針を回転駆動して振り上げる。これによれば、ステップモータの強制脱調が生じないことに起因して、更新条件の正規成立の電気角まで帰零駆動信号を制御しても、界磁巻線に発生の誘起電圧が設定電圧以下とならない場合には、当該電気角までの指針の回転範囲が確保され得る。故に、この場合には、更新条件の正規成立の電気角にて当該更新条件を成立させることなく帰零駆動信号の制御を延長させて、零点を正確に更新することが可能となる。しかも、確保が必要な指針の回転範囲については、更新条件の正規成立の電気角にて当該更新条件を成立させないために最低限必要な範囲あればよいので、指針の振り上げ量を可及的に小さくして見栄えを向上させることも可能となる。

請求項４に記載の発明によると、制制御手段は、零点に対して１８０度位相ずれした電気角を零点側から跨ぐように帰零駆動信号を制御した後、更新条件が成立する電気角まで帰零駆動信号の制御を継続する。ここでステップモータの強制脱調は、ストッパ手段により指針を零位置に停止させながら、当該零位置対応の零点に対して１８０度位相ずれした点まで電気角を変化させることで、生じることになる。故に、零点に対して１８０度位相ずれした電気角を零点側から跨ぐように帰零駆動信号が制御されることによれば、指針がストッパ手段により零位置に停止した状態下、当該１８０度位相ずれの電気角まで確実に変化させて、零点更新に必要な強制脱調をステップモータに生じさせることができるのである。

請求項５に記載の発明によると、制御手段は、ステップモータの強制脱調後、零点に対して３６０度位相ずれした電気角まで帰零駆動信号の制御を継続する。ここで、回転位置に対応する電気角が強制脱調により見かけ上３６０度位相ずれした指針は、当該強制脱調後の帰零駆動信号の制御により電気角が零点から３６０度位相ずれした点へと変化することで、零位置まで回転することになる。故にこのときには、零位置において指針がストッパ手段により停止させられることで、界磁巻線に発生の誘起電圧が設定電圧以下となる。したがって、ステップモータの強制脱調後、零点に対して３６０度位相ずれした電気角まで帰零駆動信号の制御が継続されることによれば、誘起電圧の検出結果が設定電圧以下となる更新条件を確実に成立させて、零点を正確に更新できるのである。

請求項６に記載の発明によると、制御手段は、ステップモータの強制脱調後、零点に対して３６０度位相ずれした点に到達する前の電気角まで帰零駆動信号の制御を継続する。ここでステップモータの強制脱調後、帰零駆動信号の制御により電気角が零点に対して３６０度位相ずれした点に到達する前であっても、指針を駆動するステップモータの回転速度が上昇しないことにより、界磁巻線に発生の誘起電圧が設定電圧以下となる。そこで、ステップモータの強制脱調後、零点に対して３６０度位相ずれした点に到達する前の電気角まで帰零駆動信号の制御が継続されることによれば、誘起電圧の検出結果が設定電圧以下となる更新条件を当該到達前に成立させて、零点更新に要する時間を短縮できる。しかも、ステップモータの強制脱調により、脱調前の電気角に対して３６０度以上位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置まで指針が回転したとしても、更新条件を成立させるまでの指針の回転範囲が狭められることにより、意図しないステップモータの脱調を回避できるのである。

請求項７に記載の発明によると、検出手段は、界磁巻線へ印加される駆動信号の電圧が零となる電気角としての検出点において、当該界磁巻線に発生する誘起電圧を検出し、制御手段は、ステップモータの強制脱調後、零点に対して３６０度位相ずれした点に到達する前の検出点まで帰零駆動信号の制御を継続する。これにより検出点においては、界磁巻線へ印加される駆動信号の電圧が零となるので、当該界磁巻線に発生する誘起電圧の高精度な検出を容易に実現できる。故に、ステップモータの強制脱調後、零点に対して３６０度位相ずれした点に到達する前の検出点まで帰零駆動信号の制御が継続されることによれば、零点を短時間に、しかも正確に更新できるのである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。

（第一実施形態）
図１は、本発明の第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ている。

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及び制御ユニット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、その基準として設定された零値（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、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、零値を指示する零位置に帰零方向Ｘ（図１参照）への回転によって復帰可能となっている。

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、減速歯車列Ｇ及びストッパ機構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。したがって、内機本体３０ａは、ステップモータＭの回転に伴う減速歯車列Ｇの減速回転により、当該減速歯車列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、減速歯車列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極が周方向に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には、図６の如く電気角に対して電圧が余弦関数状に交番する交流のＡ相駆動信号が、印加される。一方、Ｂ相の界磁巻線３３には、図６の如く電気角に対して電圧が正弦関数状に交番する交流のＢ相駆動信号が、印加される。このように互いに位相が９０度ずれたＡ，Ｂ各相の駆動信号が界磁巻線３２，３３に印加されることで、それら各巻線３２，３３に発生する交流磁束がヨーク３１及びマグネットロータＭｒの磁極間を通過することになる。したがって、マグネットロータＭｒの回転位置が、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変化することになるのである。

図４に示すように減速歯車列Ｇは、出力段歯車３４、入力段歯車３５及び中間歯車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列Ｇは、入力段歯車３５に回転軸３５ａを介して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、出力段歯車３４に指針軸３０ｂを介して接続された指針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。そして、特に本実施形態では、図１に示す指針２０の零位置について、図６に示す電気角の零点θ０（０度）と正確に対応するように、予め調整されている。

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、当該突出側の先端部３９ａが当接部材３８の回転軌道上に位置している。これにより、当接部材３８がストッパ部材３９の先端部３９ａに当接して係止されるときには、指針２０が図１の零位置に復帰し、指針２０の帰零方向Ｘへの回転が停止することになる。このように本実施形態では、帰零方向Ｘへ回転して零位置に復帰した指針２０が、ストッパ機構Ｓにより間接的に停止するようになっている。

図２に示す制御ユニット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に示す内蔵のメモリ５２に記憶されたコンピュータプログラムを給電下にて実行することで、所定の作動を実現可能となっている。

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。

制御ユニット５０は、さらにステップモータＭの各界磁巻線３２，３３と電気接続されており、それら界磁巻線３２，３３への給電を作動状態において実施する。そして、特に本実施形態の制御ユニット５０は、後に詳述する帰零処理として、ステップモータＭの各界磁巻線３２，３３へ印加するＡ，Ｂ両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。

ここで、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へ信号印加するための経路を電気接続する共に、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（０Ｖ）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へ信号印加するための経路を遮断すると共に、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、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に設定されている。即ち、本実施形態では、誘起電圧の検出間隔Δθｄが電気角で９０度の位相幅に設定されているのである。尚、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行うものであってもよい。

制御ユニット５０は、さらに車両の車速センサ６２と電気接続されている。帰零処理後の作動状態において制御ユニット５０は、メモリ５２に記憶されている電気角の零点θ０に基づいてＡ，Ｂ両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、メモリ５２に記憶の零点θ０については、後に詳述するように、帰零処理によって更新される最新のものが利用される。

以下、第一実施形態の帰零処理を制御ユニット５０によって実施するための制御フローを、図７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が始動することによってスタートするものであり、当該始動による界磁巻線３２，３３への給電開始前に生じている指針２０の零位置からのずれを、以下では、「給電前指針ずれ」というものとする。

まず、制御フローのＳ１では、Ａ，Ｂ各相の初期駆動信号として、電気角の零点θ０に対応する電圧の駆動信号をＡ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加し、続くＳ２において、現在の電気角を基準点θｂに設定する。その結果、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが零点θ０に対して１８０度よりも小さい場合には、電気角の零点θ０への変化によって指針２０が零位置へと回転駆動され、当該零点θ０が基準点θｂに設定される。一方、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが零点θ０に対して１８０度よりも大きい場合には、零点θ０から３６０度ずつ位相ずれした電気角のうちいずれかに対応する位置まで指針２０が回転駆動され、当該いずれかの電気角が基準点θｂに設定される。

次にＳ３では、同期サブ処理を実施する。この同期サブ処理では、Ａ，Ｂ各相の同期駆動信号として、帰零方向Ｘへの指針２０の回転駆動により電気角とマグネットロータＭｒの磁極とを同期させるための駆動信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。さらに同期サブ処理では、Ａ，Ｂ各相のリターン駆動信号として、帰零方向Ｘとは反対となる反帰零方向Ｙ（図１参照）への指針２０の回転駆動により電気角を基準点θｂに戻すための駆動信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。

続くＳ４では、Ａ，Ｂ各相の振上駆動信号として、指針２０を反帰零方向Ｙへ回転駆動して振り上げるための駆動信号を、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。このとき、指針２０の振上量Ｒ（図８〜１０参照）としては、電気角換算で１８０度未満とすることが好ましく、本実施形態では９０度に設定されている。

さらに続くＳ５では、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号として、基準点θｂから１８０度位相のずれた電気角を基準点θｂ側から跨ぐようにして指針２０を帰零方向Ｘへ回転駆動するための駆動信号を制御し、それらの信号をＡ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３へ印加する。ここで、上記Ｓ１，２によって基準点θｂが零点θ０と一致している場合に帰零駆動信号は、当該零点θ０に対して１８０度位相のずれた臨界点θｔｈ（図８〜１０参照）を零点θ０側から跨ぐように、制御されたものとなる。したがって、その場合には、まず、電気角が零点θ０まで変化して指針２０がストッパ機構Ｓにより零位置に停止し、さらに当該停止状態下、零点θ０から１８０度位相ずれした臨界点θｔｈまで電気角が確実に変化することで、ステップモータＭの強制脱調が生じるのである。このような強制脱調によって指針２０は、臨界点θｔｈに対して零点θ０を挟んで３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置まで、回転することとなる。

この後のＳ６では、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を界磁巻線３２，３３に継続して印加し、続くＳ７において、基準点θｂから３６０度位相ずれした検出点θｄに電気角が到達したか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ６へと戻って当該Ｓ６及び後続のＳ７を繰り返すことで、帰零駆動信号の印加制御をさらに継続する一方、肯定判定がなされた場合には、Ｓ８へ移行する。

Ｓ８では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち、基準点θｂから３６０度位相ずれした現在の検出点θｄにおいて帰零駆動信号の電圧が零となる検出対象巻線（ここでは界磁巻線３３）の誘起電圧を検出し、その検出結果が設定電圧以下となる更新条件の成立を判定する。その結果、肯定判定がなされた場合にはＳ９へ移行する一方、否定判定がなされた場合にはＳ１０へ移行する。

更新条件が成立した場合のＳ９では、指針２０が零位置に復帰したものとして、基準点θｂから３６０度位相ずれした現在の検出点θｄにより零点θ０を更新し、その更新結果をメモリ５２に記憶する。これに対し、更新条件が成立していない場合のＳ１０では、指針２０は零位置に復帰しておらず、検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧を上回る回転状態にあるとして、Ａ，Ｂ各相の帰零駆動信号を延長して界磁巻線３２，３３へ印加する。そして続くＳ１１では、直前の誘起電圧の検出点θｄからさらに９０度位相ずれした検出点θｄに電気角が到達したか否かを、判定する。ここで、直前の誘起電圧の検出点θｄとは、上記Ｓ８並びに後述するＳ１２のうち実行時が最も近い処理によって、誘起電圧を検出したときの電気角をいう。このような判定の結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ１０へと戻って当該Ｓ１０及び後続のＳ１１を繰り返すことで、帰零駆動信号の印加制御をさらに延長する一方、肯定判定がなされた場合には、Ｓ１２へと移行する。

Ｓ１２では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち、直前のＳ１１により到達判定された現在の検出点θｄにおいて帰零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、その検出結果が設定電圧以下となる更新条件の成立を判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ１０へと戻って当該Ｓ１０及び後続のＳ１１，Ｓ１２を繰り返すことで、帰零駆動信号の印加制御をさらに延長する。一方、肯定判定がなされた場合には、指針２０が零位置に復帰したものとしてＳ１３へと移行し、零点θ０を現在の検出点θｄにより更新且つその更新結果をメモリ５２に記憶する。

尚、Ｓ９，Ｓ１３により零点θ０の更新並びに記憶がなされた後のＳ１４においては、補正サブ処理を実施する。この補正サブ処理は、ストッパ機構Ｓにより零位置に停止された指針２０の回転位置と、車速表示部１１に表示される零値との間にずれが存在している場合において、メモリ５２に記憶の特性データに基づき当該ずれを補正するために、実施される。そして、補正サブ処理の終了時には、電気角が最新の零点θ０に設定されるようになっており、以上にて本制御フローが終了することとなる。

以下、第一実施形態の帰零処理によって実現される作動例を、図８〜１０を参照しつつ説明する。尚、図８〜１０において、一点鎖線グラフは、電気角の時間変化を表したものであり、また実線グラフは、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８は、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが１８０度よりも小さい９０度の場合を示している。この場合において制御ユニット５０が始動すると、基準点θｂとなる零点θ０まで電気角が変化して、指針２０が零位置まで回転駆動される（ｔ１）。続いて、同期サブ処理が実施された（ｔ１〜ｔ２）後、指針２０が零位置よりも反帰零方向Ｙへ振上量Ｒにて振り上げられる（ｔ２〜ｔ３）。

次に、図１１に示す如き帰零駆動信号の制御により、まず、電気角が基準点θｂとしての零点θ０まで変化して指針２０が帰零方向Ｘの零位置まで回転駆動されることで、ストッパ機構Ｓが当該零位置にて指針２０を停止させる（ｔ４）。さらに、ストッパ機構Ｓによる指針２０の停止状態下、図１１に示す如き帰零駆動信号の制御により、零点θ０から臨界点θｔｈまでの１８０度位相がずれるように電気角が変化してステップモータＭの強制脱調が生じる（ｔ５）ことにより、指針２０が反帰零方向Ｙへ回転する。その結果、指針２０の回転位置は、臨界点θｔｈから零点θ０を挟んで３６０度位相のずれた電気角に見かけ上対応する位置、即ち零点θ０から臨界点θｔｈとは反対側へ１８０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置となる。尚、電気角が零点θ０から臨界点θｔｈに変化するまでの間において本実施形態の指針２０は、その弾性変形等に起因して、図８の如く零位置から帰零方向Ｘへ僅かにずれるようになっている。

この後、図１１に示す如き帰零駆動信号の制御により、基準点θｂとしての零点θ０から３６０度位相ずれした検出点θｄまで電気角が変化する、即ち強制脱調時の臨界点θｔｈから１８０度位相ずれした検出点θｄまで電気角が変化する（ｔ６）。これにより、先の強制脱調時には臨界点θｔｈから３６０度位相のずれた電気角の対応位置まで回転している指針２０が、零点θ０に対応する零位置まで回転駆動され、当該零位置にてストッパ機構Ｓから停止作用を受ける。このとき本実施形態では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となるので、更新条件が最初の判定時に確実に成立して、零点θ０から３６０度位相ずれした当該成立時の検出点θｄが最新の零点θ０として更新される。尚、この更新後には、補正サブ処理（ｔ６〜ｔ７）が実施されることになるが、それ以外にも、例えば補正サブ処理の終了時（ｔ７）に零点θ０を実施するようにしてもよい。

このように第一実施形態では、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが１８０度よりも小さい場合において、ステップモータＭの強制脱調後に指針２０が零位置まで回転することによって更新条件を正規に成立させる電気角θｄを、零点θ０として正しく更新できる。これによれば、指針２０の反帰零方向Ｙへの振上量Ｒを十分に大きくして零点更新に必要な指針２０の回転範囲を拡げるようにしなくても、零点θ０の更新精度が高められ得る。したがって、零点θ０の更新に要する時間を短縮して信頼性を高めることができると共に、見栄えを高めることもできるのである。

（作動例II）
図９は、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが１８０度よりも大きい２７０度の場合を示している。この場合において制御ユニット５０が始動すると、零点θ０から３６０度位相ずれした基準点θｂまで電気角が変化して、零位置よりも反帰零方向Ｙにて当該基準点θｂと対応する位置まで指針２０が回転駆動される（ｔ１）。続いて、同期サブ処理が実施された（ｔ１〜ｔ２）後、指針２０が基準点θｂの対応位置よりも反帰零方向Ｙへ振上量Ｒだけ振り上げられて、電気角が零点θ０から（３６０＋Ｒ）度位相のずれた状態となる（ｔ２〜ｔ３）。

この後、帰零駆動信号の制御により電気角が変化して指針２０が帰零方向Ｘへ回転駆動されるが、更新条件の最初の判定時までの電気角変化量は（３６０＋Ｒ）度となるので、ステップモータＭの強制脱調を生じさせる臨界点θｔｈには電気角が到達しない。また、最初の判定時までの電気角変化量が（３６０＋Ｒ）度となることで、指針２０は零位置まで回転駆動されてストッパ機構Ｓにより停止させられる（ｔ６）。このとき本実施形態では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となるので、更新条件の成立により、当該成立時の検出点θｄである零点θ０が最新の零点θ０として更新される。尚、この更新後には、補正サブ処理（ｔ６〜ｔ７）が実施されることになる。

このように第一実施形態では、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれに起因してステップモータＭの強制脱調が生じない状況にあっても、零点θ０の更新精度を高めることができるのである。

（作動例III）
図１０は、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが１８０度よりも大きい６３０度の場合を示している。この場合において制御ユニット５０が始動すると、電気角が零点θ０から７２０度位相ずれした基準点θｂまで変化して、零位置よりも反帰零方向Ｙにて当該基準点θｂと対応する位置まで指針２０が回転駆動される（ｔ１）。続いて、同期サブ処理が実施された（ｔ１〜ｔ２）後、指針２０が基準点θｂの対応位置よりも反帰零方向Ｙへ振上量Ｒだけ振り上げられて、電気角が零点θ０から（７２０＋Ｒ）度位相のずれた状態となる（ｔ２〜ｔ３）。

この後、帰零駆動信号の制御により電気角が変化して指針２０が帰零方向Ｘへ回転駆動されるが、更新条件の最初の判定時までにおいては、電気角変化量が（３６０＋Ｒ）度となり、ステップモータＭの強制脱調を生じさせる臨界点θｔｈに電気角が到達しない。また、最初の判定時までにおいては、電気角変化量が（３６０＋Ｒ）度となることで、指針２０の回転位置が零点θ０から３６０度位相のずれた電気角と対応する位置となる（ｔ６）。このとき本実施形態では、指針２０の振上量Ｒの適切な設定により、指針２０を駆動するステップモータＭの回転速度が十分に上昇しているため、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧を上回り、最初の判定時には更新条件が不成立となる。

そこで本実施形態では、最初の判定時において更新条件が不成立になると、帰零駆動信号の制御が延長される。これにより、電気角が変化して指針２０が帰零方向Ｘへ回転駆動されるが、電気角は、ステップモータＭの強制脱調を生じさせる臨界点θｔｈよりも前に零点θ０へと到達することになる。また、電気角が零点θ０へ到達するまでは、ステップモータＭの回転速度が十分に上昇していることにより、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧を上回ることになる。したがって、電気角が零点θ０へ到達することで零位置に復帰した指針２０がストッパ機構Ｓにより停止する（ｔ８）と、検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となって更新条件が成立し、当該成立時の検出点θｄである零点θ０が最新の零点θ０として更新される。尚、この更新後には、補正サブ処理（ｔ６〜ｔ７）が実施されることになる。

以上、第一実施形態では、給電前指針ずれによる電気角の大きな位相ずれに起因してステップモータＭの強制脱調が生じない状況にあっても、帰零駆動信号の延長制御によって零点θ０の更新精度を高めることができるのである。

尚、ここまでの第一実施形態では、ストッパ機構Ｓが「ストッパ手段」に相当し、制御フローのＳ７，Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１２を実行する制御ユニット５０が「検出手段」に相当し、制御フローのＳ８，Ｓ９，Ｓ１２，Ｓ１３を実行する制御ユニット５０が「更新手段」に相当し、制御フローのＳ１〜Ｓ１４を実行する制御ユニット５０が「制御手段」に相当している。

（第二実施形態）
図１２に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の制御フローでは、Ｓ６により帰零駆動信号の印加を継続させた状態下、続くＳ２０７において、基準点θｂから３６０度位相ずれした点に到達する直前の検出点θｄである特定検出点θｄｓ、即ち基準点θｂから２７０度位相ずれした特定検出点θｄｓに電気角が到達したか否かを判定する。その結果、否定判定がなされた場合には、Ｓ６へと戻って当該Ｓ６及び後続のＳ２０７を繰り返すことで、帰零駆動信号の印加制御をさらに継続する一方、肯定判定がなされた場合には、Ｓ２０８へ移行する。

Ｓ２０８では、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち、特定検出点θｄｓにて帰零駆動信号の電圧が零となる検出対象巻線（ここでは界磁巻線３２）の誘起電圧を検出し、その検出結果が設定電圧以下となる更新条件の成立を判定する。その結果、否定判定がなされた場合にはＳ１０へ移行する一方、肯定判定がなされた場合にはＳ２０９へ移行する。

Ｓ２０９では、特定検出点θｄｓに検出間隔Δｄを加えた電気角θｃａｌ、即ち基準点θｂから３６０度位相ずれした電気角θｃａｌを算出し、指針２０が零位置に復帰する最新の零点θ０を当該電気角θｃａｌに更新してメモリ５２に記憶する。尚、本実施形態では、Ｓ２０９の実行後にＳ１４へ移行して補正サブ処理を実施することにより電気角が最新の零点θ０に設定され、制御フローが終了することとなる。

以下、第二実施形態の帰零処理によって実現される作動例を、図１３〜１５を参照しつつ説明する。尚、図１３〜１５においても、一点鎖線グラフは、電気角の時間変化を表したものであり、また実線グラフは、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１３は、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが１８０度よりも小さい９０度の場合を示している。この場合においては、制御ユニット５０の始動直後（ｔ１）に基準点θｂとなる零点θ０の対応位置へと回転駆動された指針２０の回転位置が、当該零点θ０を挟んで臨界点θｔｈから３６０度位相のずれた電気角に見かけ上対応する回転位置となる（ｔ５）まで、第一実施形態の作動例Iと同様の作動となる。

そしてこの後、基準点θｂとしての零点θ０から３６０度位相ずれした電気角の直前となる特定検出点θｄｓ、即ち零点θ０から２７０度位相ずれした特定検出点θｄｓまで、電気角が帰零駆動信号の制御により変化することで、指針２０が帰零方向Ｘへ回転駆動される。その結果、指針２０は、特定検出点θｄｓから零点θ０を挟んで３６０度位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置、即ち零点θ０から９０度位相ずれした電気角と見かけ上対応する位置まで回転駆動される（ｔ６）。故に指針２０は、ストッパ機構Ｓによっては停止しないものの、強制脱調されたステップモータＭの回転速度が特定検出点θｄｓまでには十分に上昇し得ないことにより、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となる。これにより、特定検出点θｄｓにおける最初の判定時には更新条件が正規に成立することになるので、指針２０が零位置まで復帰するときの電気角θｃａｌを当該復帰よりも前に特定検出点θｄｓに基づき算出して、零点θ０を当該電気角θｃａｌに正しく更新し得る。尚、この更新後には、補正サブ処理（ｔ６〜ｔ７）が実施されることになる。

このような第二実施形態によれば、指針２０の反帰零方向Ｙへの振上量Ｒを十分に大きくして零点θ０の更新に必要な指針２０の回転範囲を拡げるようにしなくても、零点θ０の更新精度が高められ得る。したがって、零点θ０の更新に要する時間を飛躍的に短縮して信頼性を高めることができる。しかも、ステップモータＭの強制脱調により、臨界点θｔｈから３６０度以上位相のずれた電気角と見かけ上対応する位置まで指針２０が回転したとしても、その回転位置から電気角換算で１８０度の位相幅内となる特定検出点θｄにて、零点θ０の更新が完了する。即ち、強制脱調後において零点θ０の更新が完了するまでの指針２０の回転範囲は、その電気角換算で、ステップモータＭに意図しない脱調が生じる位相幅１８０度よりも小さくなるので、そうした意図しない脱調を回避できるのである。

（作動例II）
図１４は、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが１８０度よりも大きい２７０度の場合を示している。この場合においては、制御ユニット５０の始動直後（ｔ１）に零点θ０から３６０度位相ずれした基準点θｂの対応位置に回転駆動された指針２０の回転位置が、振り上げにより零点θ０から（３６０＋Ｒ）度位相のずれた電気角の対応位置となる（ｔ３）まで、第一実施形態の作動例IIと同様な作動となる。

そしてこの後、帰零駆動信号の制御により電気角が変化して指針２０が帰零方向Ｘへと回転駆動されるが、更新条件の最初の判定時までの電気角変化量は（２７０＋Ｒ）度となる。故に、最初の判定時までには、電気角が臨界点θｔｈへ到達することによるステップモータＭの強制脱調は生じず、当該判定時には、指針２０の回転位置が零点θ０から９０度位相のずれた特定検出点θｄｓの対応位置となる（ｔ６）。このとき、指針２０の振上量Ｒが第一実施形態よりも９０度の位相分大きな第二実施形態では、指針２０を駆動するステップモータＭの回転速度が十分に上昇し得た状態となる。故に、Ａ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧を上回るので、最初の判定時には更新条件が不成立となる。

そこで第二実施形態では、最初の判定時において更新条件が不成立となると、帰零駆動信号の制御が延長される。これにより、電気角が変化して指針２０が帰零方向Ｘへ回転駆動されるが、電気角が零点θ０となって指針２０が零位置に復帰するまでは、ステップモータＭの強制脱調は生じず、またＡ，Ｂ各相の界磁巻線３２，３３のうち検出対象巻線にの誘起電圧は設定電圧を上回ることとなる。したがって、電気角が零点θ０となることで零位置に復帰した指針２０がストッパ機構Ｓにより停止する（ｔ８）と、検出対象巻線の誘起電圧が設定電圧以下となって更新条件が成立するので、当該成立時の検出点θｄである零点θ０が最新の零点θ０として更新される。尚、この更新後には、補正サブ処理（ｔ６〜ｔ７）が実施されることになる。

このような第二実施形態では、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれに起因してステップモータＭの強制脱調が生じない状況にあっても、帰零駆動信号の延長制御によって零点θ０の更新精度を高めることができるのである。

（作動例III）
図１５は、給電前指針ずれによる電気角の位相ずれが１８０度よりも大きい６３０度の場合を示している。この場合においては、以下の相違点を除き、本実施形態の作動例IIと同様な作動となる。ここで相違点の一つは、制御ユニット５０の始動直後（ｔ１）に零点θ０から７２０度位相ずれした基準点θｂの対応位置に指針２０が回転駆動されることにある。相違点の別の一つは、振り上げによる指針２０の回転位置が零点θ０から（７２０＋Ｒ）度位相のずれた電気角の対応位置となる（ｔ３）ことにある。相違点のさらに別の一つは、最初の更新条件の判定時までの電気角変化量が（２７０＋Ｒ）度となることで、当該判定時における指針２０の回転位置が零点θ０から４５０度位相のずれた特定検出点θｄｓの対応位置となる（ｔ６）ことにある。

したがって、このような第二実施形態では、給電前指針ずれによる電気角の大きな位相ずれに起因してステップモータＭの強制脱調が生じない状況にあっても、帰零駆動信号の延長制御によって零点θ０の更新精度を高めることができるのである。

尚、ここまでの第二実施形態では、制御フローのＳ２０７，Ｓ２０８，Ｓ１１，Ｓ１２を実行する制御ユニット５０が「検出手段」に相当し、制御フローのＳ２０８，Ｓ２０９，Ｓ１２，Ｓ１３を実行する制御ユニット５０が「更新手段」に相当し、制御フローのＳ１〜Ｓ６，Ｓ１０〜Ｓ１４，Ｓ２０７〜Ｓ２０９を実行する制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれら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。

具体的には、「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、電気角に応じ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。またさらに制御フローにおいて、同期サブ処理を実施するＳ３、指針２０を振り上げるＳ４、並びに補正サブ処理を実施するＳ１４のうちいずれかについては、実行しないようにしてもよい。

本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第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。 本発明の第一実施形態による車両用指示計器の帰零駆動信号について説明するための特性図である。 本発明の第二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。 本発明の第二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。 本発明の第二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。 本発明の第二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。

符号の説明

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、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・更新手段・制御手段）、５２ メモリ、Ｂ バッテリ電源、Ｇ 減速歯車列、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）、θ０ 零点

Claims (7)

1. 零値を基準として設定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、
   界磁巻線を有し、電気角に応じた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前記指針を回転駆動するステップモータと、
   前記帰零方向へ回転する前記指針を前記零位置において停止させるためのストッパ手段と、
   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、
   前記検出手段による検出結果が設定電圧以下となる更新条件が成立した場合に、前記零位置に対応する前記電気角の零点を更新する更新手段と、
   前記界磁巻線へ印加する前記駆動信号を前記更新手段により更新された前記零点に基づき制御する制御手段であって、前記帰零方向へ前記指針を回転駆動するための前記駆動信号である帰零駆動信号について、前記指針を前記ストッパ手段により停止させて前記ステップモータを強制脱調させるように制御した後、前記更新条件が正規に成立する前記電気角まで前記帰零駆動信号の制御を継続する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用指示計器。
2. 前記制御手段は、前記更新条件が正規に成立する前記電気角において当該更新条件が成立しない場合に、前記検出手段による検出結果が設定電圧以下となるまで前記帰零駆動信号の制御を延長す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. 前記駆動信号の制御により前記制御手段は、前記指針の停止に先立って、前記零位置よりも前記帰零方向の反対方向へ前記指針を回転駆動して振り上げ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. 前記制御手段は、前記零点に対して１８０度位相ずれした前記電気角を前記零点側から跨ぐように前記帰零駆動信号を制御した後、前記更新条件が正規に成立する前記電気角まで前記帰零駆動信号の制御を継続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。
5. 前記制御手段は、前記ステップモータの強制脱調後、前記零点に対して３６０度位相ずれした前記電気角まで前記帰零駆動信号の制御を継続することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用指示計器。
6. 前記制御手段は、前記ステップモータの強制脱調後、前記零点に対して３６０度位相ずれした点に到達する前の前記電気角まで前記帰零駆動信号の制御を継続することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用指示計器。
7. 前記検出手段は、前記界磁巻線へ印加される前記駆動信号の電圧が零となる前記電気角としての検出点において、当該界磁巻線に発生する前記誘起電圧を検出し、
   前記制御手段は、前記ステップモータの強制脱調後、前記零点に対して３６０度位相ずれした点に到達する前の前記検出点まで前記帰零駆動信号の制御を継続することを特徴とする請求項６に記載の車両用指示計器。