指針式儀表的製作方法

2023-05-06 14:05:26 3

專利名稱：指針式儀表的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種指針式儀表，其代替由活動線圈式或交叉線 圈式磁鐵轉子型等形成的電流計，作為數字控制容易的儀表裝置 而使用，根據與其成比例的頻率信號輸入，測定指示比如，車輛 用的行駛速度、發動機轉數等的測定量的步進電動機。
背景技術：
一般，採用步進電動機的指針式儀表按照下述方式構成，該
方式為步進電動機的旋轉採用由多個齒輪形成的減速機構而傳 遞給指針，指針指示行駛速度、電動機轉數等。
在像這樣，儀表的動作採用步進電動機的場合，與交叉線圏 式儀表那樣的沿線圏磁場的合成矢量方向，磁鐵轉子隨動的矢量 跟蹤式不同，多數為計算輸入信號的每規定周期的變化量，每次 按照該變化量進行步進驅動，磁鐵轉子的磁極通過梳齒磁軛的每 個間距或該間距間的微型步驟處理驅動，由此， 一般為下述的結 構，其中，比如，電源開關接通時的磁鐵轉子的位置為初始值(指 示儀表進行強制地恢復到字符板的零位置等處理，進行原,泉初始 化處理)，每次按照來自原點位置的輸入信號的增減量，進行步進 驅動。
於是，因儀表裝置的外部振動所造成的對磁鐵轉子的機械的 影響，脫離通過來自本來原點的步進驅動而驅動控制的角度位置， 即，梳齒磁軛與》茲鐵轉子的；茲極的正確的位置關係，還具有按照一個間距量產生角度錯位的可能性，如果一旦這樣的角度錯位， 產生所謂的失調，則只要不進行電源的再投入的原點的初始化， 則不顯示本來的正確的角度位置，則在平時以包括失調誤差的角 度而指示。
另外，失調現象不但上述外部振動等造成的機械的變化的場 合產生，還在磁鐵轉子不伴隨輸入信號的變化而變化的場合產生。
在這樣的步進電動機式的儀表中，為了極力地消除這樣的失調 造成的指示誤差，進行失調恢復。另外，為了失調復位，在安裝步 進電動機的顯示板上安裝止動件。人們提出有下述的方案，其中， 該止動件突設於指針開始旋轉的位置，在步進電動機產生失調的場 合，在將歸零信號輸出給步進電動機，將指針恢復到止動件側，指 針與止動件接觸時，判定失調恢復完成，停止歸零信號。
專利文獻1:日本特開2001 - 314099號文獻

發明內容
'但是，通過指針式儀表，過去這樣的指針與止動件接觸，旋 轉停止的位置不僅限於指針指示顯示板的"0"刻度的位置的場合， 而且在因指針式儀表的外觀上的問題等，止動件設置於"0"刻度 的逆時針方向(左轉方向)側的場合， 一 次性地指針沿逆時針方向旋 轉，與該止動件接觸，進行失調復位，然後，必須按照指針指示顯 示板的"0"刻度的方式沿順時針方向(右轉方向)旋轉。此時，在將 步進電動機的旋轉傳遞給指針的減速機構中，為了沿順時針方向使 固定有指針的齒輪旋轉，固定指針的齒輪與步進電動機的齒輪接 觸，固定有指針的齒輪不沿逆時針方向旋轉，但是，通過齒輪的 齒隙，固定指針的齒輪可沿順時針方向，按照齒隙量而旋轉。
通過該齒隙量，比如，指針從"0"刻度，沿順時針方向旋轉，然後，在車速為"0"時，沿逆時針方向使指針旋轉，在指針指示 "0"刻度時，儘管按照指針指示顯示板的"0"的方式驅動步進電 動機，仍具有指針相對顯示板的"0",沿順時針方向錯動的位置， 即，大於"0"的值的危險，對運轉者造成不適感。
於是，本發明著眼於這樣的課題，目的在於提供即使在具有
齒輪的齒隙，指針仍可指示顯示板的"o"的指示式儀表。
本發明的指針式儀表包括步進電動機；指針，上述步進電 動機的旋轉通過由多個齒輪形成的減速機構而驅動該指針；顯示 板，其包括基於上述指針進行指示的指標部；控制機構，其驅動控 制上述步進電動機，其特徵在於還包括指針基準位置設定機構，其 確定上述指針的基準位置，上述控制機構在上述步進電動機的電源 接通時或電源中斷時，進行使上述指針沿上述基準位置方向旋轉， 並且伴隨來自上述指針基準位置設定機構的指針基準位置到達信 號的輸入，停止上述指針的旋轉的第1驅動處理，然後，進行從 上述基準位置，沿與上述基準位置方向相反的方向，按照第1角 度使上述指針動作的第2驅動處理，接著，進行按照第2角度使
另外，上述控制機構將相當於構成上述減速機構的多個齒輪 (減速齒輪)所具有的齒隙的角度設定在上述第2角度。
此外，上述指針基準位置設定機構包括用於指定上述指針的 位置的被檢測體；以非接觸方式檢測上述被檢測體的檢測部。
還有，通過上述第2驅動處理而停止的上述指針的位置設定 在上述顯示板的零指示刻度。
再有，上述控制機構輸入車速，在該輸入車速為0時，強制 地位於上述零刻度位置。
像以上那樣，按照本發明的指針式儀表，可提供即使在具有齒輪的齒隙的情況下，指針可指示顯示板的"0"的指針式儀表。


圖1為表示本發明的第1實施例的方框圖； 圖2為表示上述實施例的失調復位處理的流程圖； 圖3為表示實施例的步進電動機與指針的運動的說明圖； 圖4為表示圖3的步進電動機的齒輪與指針的齒輪的運動的 說明圖5為表示該實施例的步進電動機的齒輪的輸入車速與輸出 角度之間的關係的說明圖。
標號說明
標號1表示指針式儀表； 標號2表示步進電動機； 標號3表示減速才幾構； 標號4表示指針； 標號5表示顯示淨反； 標號5a表示指標部； 標號6表示控制機構；
標號7a表示檢測部(指針基準位置設定機構)；
標號7b表示被檢測體(指針基準位置設定機構);
標號8表示電源開關；
標號9表示電源；
標號10表示輸出機構；
標號11表示ROM(存儲機構)；
標號12表示輸入端子。
具體實施例方式
本發明的指針式儀表為下述指針式儀表1,其包括步進電動 機2;指針4,其中，步進電動機2的旋轉通過由多個齒輪3P、 3S 形成的減速機構3而驅動該指針；顯示板5,其具有指針4的指示 的指標部5a;控制機構6,其驅動控制步進電動機2,該4義表1還 包括確定指針2的基準位置的指針基準位置設定機構7a、 7b，控 制機構6在步進電動機6的電源接通時或電源斷開時，進行沿基 準位置方向使指針2旋轉，並且伴隨來自指針基準位置設定機構 7a的指針基準位置到達信號的輸入，停止指針2的旋轉的第l驅 動處理，然後，進行從基準位置，沿與基準方向相反的方向，使 指針2按照第1角度動作的第2驅動處理，然後使減速機構3的 步進電動機2側的齒輪3S按照第2角度動作的第3驅動處理。通 過像這樣構成，可提供指針式儀表l,即使在具有齒輪3P、 3S的 齒隙情況下，指針2仍可指示顯示板5的指標部5a的"0"刻度。
另外，在控制機構6中，相當於構成減速機構3的多個齒輪 3P、 3S(減速齒輪)所具有的齒隙的角度設定為上述第2角度。通過 像這樣構成，可提供下述的指針式儀表1,其中，即使在具有齒輪 3P、 3S的齒隙的情況下，指針2仍可指示顯示板5的指標部5a 的"0"刻度。
此外，指針基準位置設定機構7a、 7b包括用於指定指針2 的位置的被檢測體7 b;以非接觸的方式檢測被檢測體7 b的檢測部 7a。通過像這樣構成，可提供下述的指針式儀表1，其中，即使在 具有齒輪3P、 3S的齒隙的情況下，指針2仍可指示顯示板5的指 標部5a的"0"刻度。另外，由於沒有^/L械的(物理的)的接觸，故 可提供可防止接觸時的聲音的發生的指針式儀表1。此外，通過上述第2驅動處理而停止的指針2的位置設定在
顯示板5的指標部5a的零指示刻度。通過像這樣構成，可提供下 述的指針式儀表l,其中，即使在具有齒輪3P、 3S的齒隙的情況 下，指針2仍可指示顯示板5的指標部5a的"0"刻度。
控制機構6輸入車速，在該輸入車速為0時，使其強制地位 於0刻度位置。通過像這樣構成，可提供下述的指針式儀表1,其 中，即使在具有齒輪3P、 3S的齒隙情況下，指針2仍可指示顯示 板5的指標部5a的"0"刻度。
實施例1
圖1表示本發明的基本結構，以車輛用的速度儀為例而進行 說明。本發明的指針式儀表1包括步進電動機2;通過減速機構 3,由步進電動機2驅動的指針4;具有通過該指針4指示的指標 部5a的顯示板5;控制機構6，其驅動控制步進電動機2;檢測指 針4的基準位置的檢測部7a;被檢測體7b，其由該檢測部7a檢 測；電源9，其經由電源開關8，向控制機構6進行供電。另外， 標號IO表示輸出機構，對來自控制信號6的信號進行適合的波形 處理，將信號供給步進電動機2。標號11表示ROM(存儲機構)， 標號12表示輸入端子，在本實施例中，連接圖中未示出的車速傳 感器，從該車速傳感器，與作為測定量的車輛的行駛速度成比例 的頻率信號由輸入端子12輸入控制機構6中。
步進電動機2包括具有2個線圈的定子(圖中未示出)；磁鐵轉 子(圖中未示出)。在上述磁鐵轉子中，在其外周面上，N極和S極 交替地按照多個受到磁化。該磁鐵轉子的旋轉傳遞給減速機構3, 伴隨減速機構3的旋轉，指針4旋轉。
減速機構3在本實施例中，通過多個齒輪構成，在圖面中， 在步進電動機2側，僅僅給出輸出上述磁鐵轉子的旋轉的齒輪3S;固定有指針4的齒輪3P的2個。
指針4固定於構成減速機構3的齒輪3P上，步進電動機2(上 述磁鐵轉子)的旋轉經過減速機構3驅動。另外，如果固定該指針 4的齒輪3P因圖中未示出的導向部件等的阻力，無法通過步進電 動機2驅動，則處於難以旋轉的狀態。
顯示板5包括指針4指示的指標部5a,指標部5a至少由刻度， 與和該刻度相對應的字符構成。另外，刻度的數字按照伴隨順時 針的方向的進行而增加的方式形成，雖然關於這 一 點在圖中未示 出。
控制機構6為微型計算機，從輸入端子12接收與測定量相對 應的頻率信號，將與該測定量相對應的信號輸出給步進電動機2, 對其驅動。
檢測部7a以非接觸方式檢測被檢測體7b，在本實施形態中， 採用光學傳感器。被檢測體7b通過檢測部7a檢測，設置於固定 有指針4的齒輪3P上。另外，指針4和被檢測體7b的位置關係 按照形成規定的角度的方式確定，按照如果檢測到被檢測體7b(齒 輪3P和被檢測體7b的邊界)，則可判斷指針4指示顯示板5的哪 個位置的方式構成。另外，按照可由光學傳感器形成的檢測部7a 良好地檢測被;險測體7b的方式，明暗的差增加。比如，在本實施 例中，由於齒輪3P由白色系的合成樹脂形成，故被檢測體7b由 黑色的印刷層形成。另外，在齒輪3P為黑色系的場合，被檢測體 7b為白色系。
通過該檢測部7a和被檢測體7b，構成指針基準位置設定機構， 在後述的處理中，可確定指針4的基準位置。
此外，在本實施例中，指針基準位置設定機構7a、 7b為由光 學傳感器形成的檢測部7a和由印刷層形成的被檢測體7b，但是，
9也可並不限於本實施例，作為以非接觸方式檢測的方式，檢測部
7a採用磁性檢測機構，被檢測體7b採用磁鐵或》茲性體等。另外， 在通過接觸而檢測的場合，也可通過指針4與停止該指針4的旋 轉的指針止動件，構成指針基準位置設定機構。
電源開關8和電源9按照在汽車用的指針式儀表的場合，分 別為點火鑰匙開關8和車載電池9，從車載電池9，經由點火鑰匙 開關8，進行向控制機構6的供電。控制機構6按照檢測經由點火 鑰匙開關8的電源接通，進行步進電動機2的原點初始化處理(原 點檢測處理)的方式構成。
ROM11為EEPROM等的可改寫的存儲機構，在本實施形態 中，將檢測部7a檢測被檢測體7b時的顯示板5的0刻度與指針4 所指示的位置的錯位的量作為數據而存儲。另外，存儲通過對應 於輸入車速的測定信號的數據的控制原點的輸出角度的數據。
圖2表示指針2的驅動處理，圖3，圖4表示此時的步進電動 機2和指針4的運動。另外，圖5表示步進電動機2的齒輪3S的 輸入車速和輸出角度之間的關係。
通過對作為電源開關8的點火鑰匙開關8進行操作，向控制 機構6進行供電。控制機構6檢測該電源接通，開始指針驅動處 理。
在步驟Sl,控制機構6接收輸入車速的測定振動，根據來自 與存儲於ROM11中的輸入車速相對應的控制原點的輸出角度數
據，計算輸出角度。
在步驟S2，在測定信號的數據為O時，即，車速為0時，齒 隙返回標誌為1 。在測定信號的數據大於0時，齒隙返回標誌為0。
在步驟S3 ,判斷指示指針4的顯示板5的指標部5a的"0" 刻度的"0"刻度指示處理是否完成。在"0"刻度指示處理完成的場合，進行步驟S4,在未完成的場合，進行步驟S8。通常，在 電源開關8的操作的電源接通之後，由於未完成步進電動機2的 原點;f企測處理，故判斷為"否"，進行步驟S8。
在這裡，為了便於說明，首先，對步驟S8的處理進行說明。 在步驟S8，進行"0"刻度指示處理。此時，通過圖3、圖4對步 進電動機2和指針4的運動進行說明，另外，採用圖5對步進電 動機2的齒輪3S的輸入車速和輸出角度的關係進行說明。
在電源接通之後，控制機構6為指針4指示顯示板5的哪個 部分的不明的狀態，由此，為了識別指針4的位直，控制機構6 沿基準位置方向使指針4旋轉。該旋轉方向為一個方向，在本實 施例中，指針4沿逆時針方向旋轉。
控制機構6按照沿圖3(a)的順時針方向使齒輪3S旋轉的方式 驅動步進電動機2。通過該齒輪3S的旋轉，固定指針4的齒輪3P 沿逆時針方向旋轉。伴隨該旋轉，設置於齒輪3P上的被檢測體7b 旋轉。另外，如果構成指針基準位置設定機構的檢測部7a檢測設 置於齒輪3P上的被檢測體7b,則檢測部7a將指針基準位置到達 信號輸出給控制機構6，控制機構6伴隨該輸入，識別指針4的基 準位置。另外，停止指針4的旋轉。控制機構6進行以上的第1 驅動處理。
然後，按照沿與從使指針4基準位置歸零的方向相反的方向 (沿順時針方向)，指針4指示顯示板5的指標部5a的"0"(零指 示刻度)的方式，控制機構6進行按照第l角度動作的第2驅動處 理(參照圖3(b))。以上，步驟S8的"0"刻度指示處理完成。另夕卜， 此時的步進電動機2的齒輪3S的位置為圖5(b)的位置，該位置為 不是在通過控制原點的輸出角度上，而是在控制原點的輸出角度 上添加齒隙量的角度的位置。
11然後，再次在步驟S3，判斷步進電動機2的"0"刻度指示處
理是否完成，由於"0"刻度指示處理完成，故進行步驟S4。
在步驟S4,判斷齒隙返回標誌是1還是0。即，在車速的測 定信號的數據為0的場合，由於齒隙返回標誌為1，故進行步驟 S7,在車速的測定信號的數據大於0時，由於齒隙返回標誌為O, 故進行步驟S5。在這裡，通常，由於電源接通之後的車速為0的 場合佔多數，故為了便於說明，進行步驟S7。
在步驟S7，由於步進電動機2的齒輪3S的位置為在通過與 測定信號的數據相對應的原點的輸出角度數據中，添加齒隙量的 位置(圖5(b))，故按照步進電動機2的齒輪3S的位置為通過與測 定信號的數據相對應的原點的輸出角度數據的位置(圖5(c))的方 式，形成進行齒隙返回的目標輸出角度。
如果步驟S7的處理完成，則進行下述的步驟S6，根據與測 定信號的數據相對應的指示角度數據，對指示顯示板5的指標部 5a的目標指示角度製作處理，將該目標指示角度的信號輸出給輸 出電路4，驅動步進電動機2。通過圖3、圖4，對進行該齒隙返 回時的步進電動機2和指針4的運動進行說明。另外，就圖3和 圖4的關係來說，圖4(b)為對圖3(b)進行放大的圖，圖4(c)為對圖 3(c)放大的圖。齒隙返回為本發明的第3驅動處理，按照第2角度 僅僅使減速機構3的步進電動機2側的齒輪3S動作。此時的齒輪 3S為圖5(b) ~ (c)。該第2角度相當於構成減速機構3的多個齒輪 所具有的齒隙的角度，在本實施例中，相當於齒輪3S和齒輪3P 的齒隙。
通過步進電動機2側的齒輪3S的旋轉，在圖4(b)的狀態，指 針4可沿順時針方向旋轉，但是，在圖4(c)的狀態，指針4可沿 逆時針方向旋轉。另外，像前述的那樣，如果固定有指針4的齒輪3P因導向部件等的阻力，而未通過步進電動才幾2驅動，則本發 明的指針4難以旋轉。
另外，在步驟S4,在齒隙返回標誌的判斷為0的場合，即， 在車速不為0時，進行步驟S5。
在步驟S5中，在通過與測定信號的數據相對應的控制原點的 輸出角度數據中，添加齒隙量。接著，進行下一步驟S6，對指示 顯示板5的指標部5a的目標指示角度進行製作處理，將該目標指 示角度的信號輸出給輸出電路4,驅動步進電動機2。
此外，在車輛行駛而停止時，在輸入車速為"0"時，按照強 制定位於顯示板5的指標部5a的"0"刻度位置的方式，通過步 驟S7的處理，像通過步進電動機2的齒輪3S為通過控制原點的 輸出角度那樣，進行第2角度，即，齒隙量返回處理。
還有，在上述本實施例中，在步進電動才幾2的電源-接通時， 設定指針2的基準位置，但是，並不限於上述實施例，也可在電 源中斷時，設定指針2的基準位置。
產業上利用可能性
適合於採用步進電動機，根據與其成比例的頻率信號輸入， 測定指示車輛用的行駛速度、發動機轉數等的測定量的指針式儀表。
權利要求
1. 一種指針式儀表，其包括步進電動機；指針，上述步進電動機的旋轉通過由多個齒輪形成的減速機構而驅動該指針；顯示板，其包括基於上述指針進行指示的指標部；控制機構，其驅動控制上述步進電動機，其特徵在於，還包括指針基準位置設定機構，其確定上述指針的基準位置，上述控制機構在上述步進電動機的電源接通時或電源中斷時，進行使上述指針沿上述基準位置方向旋轉，並且伴隨來自上述指針基準位置設定機構的指針基準位置到達信號的輸入，停止上述指針的旋轉的第1驅動處理，然後，進行從上述基準位置，沿與上述基準位置方向相反的方向，按照第1角度使上述指針動作的第2驅動處理，接著，進行按照第2角度使上述減速機構的上述步進電動機側的齒輪動作的第3驅動處理。
2. 根據權利要求1所述的指針式儀表，其特徵在於上述控制機 構將相當於構成上述減速機構的多個齒輪(減速齒輪)所具有的齒 隙的角度設定在上述第2角度。
3. 根據權利要求1所述的指針式儀表，其特徵在於上述指針基 準位置設定機構包括用於指定上述指針的位置的被檢測體；以 一 卄 接觸方式糹企測上述 一皮;險測體的4企測部。
4. 根據權利要求1所述的指針式儀表，其特徵在於通過上述第 2驅動處理而停止的上述指針的位置設定在上述顯示板的零指示 刻度。
5. 根據權利要求4所述的指針式儀表，其特徵在於上述控制機 構輸入車速，在該輸入車速為0時，強制地位於上述零刻度位置。
全文摘要
本發明提供一種指針式儀表，其中，即使在具有齒輪齒隙的情況下，指針仍可指示顯示板的「0」。包括確定指針(2)的基準位置的指針基準位置設定機構(7a、7b)，控制機構(6)在步進電動機(6)的電源接通時，進行沿基準位置方向使指針(2)旋轉，伴隨來自指針基準位置設定機構(7a)的指針基準位置到達信號的輸入，停止指針(2)的旋轉的第1驅動處理，然後，進行從基準位置沿與基準位置方向相反的方向，按照第1角度使指針(2)動作的第2驅動處理，接著，進行按照第2角度使減速機構(3)的上述步進電動機(2)側的齒輪(3S)動作的第3驅動處理。
文檔編號G01D13/22GK101479573SQ200780024600
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月19日 優先權日2006年6月29日
發明者佐佐木克洋, 小林哲志 申請人:日本精機株式會社