专利名称：指针式仪表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种指针式仪表，其代替由活动线圈式或交叉线 圈式磁铁转子型等形成的电流计，作为数字控制容易的仪表装置 而使用，根据与其成比例的频率信号输入，测定指示比如，车辆 用的行驶速度、发动机转数等的测定量的步进电动机。
背景技术：
一般，采用步进电动机的指针式仪表按照下述方式构成，该
方式为步进电动机的旋转采用由多个齿轮形成的减速机构而传 递给指针，指针指示行驶速度、电动机转数等。
在像这样，仪表的动作采用步进电动机的场合，与交叉线圏 式仪表那样的沿线圏磁场的合成矢量方向，磁铁转子随动的矢量 跟踪式不同，多数为计算输入信号的每规定周期的变化量，每次 按照该变化量进行步进驱动，磁铁转子的磁极通过梳齿磁轭的每 个间距或该间距间的微型步骤处理驱动，由此， 一般为下述的结 构，其中，比如，电源开关接通时的磁铁转子的位置为初始值(指 示仪表进行强制地恢复到字符板的零位置等处理，进行原,泉初始 化处理)，每次按照来自原点位置的输入信号的增减量，进行步进 驱动。
于是，因仪表装置的外部振动所造成的对磁铁转子的机械的 影响，脱离通过来自本来原点的步进驱动而驱动控制的角度位置， 即，梳齿磁轭与》兹铁转子的；兹极的正确的位置关系，还具有按照一个间距量产生角度错位的可能性，如果一旦这样的角度错位， 产生所谓的失调，则只要不进行电源的再投入的原点的初始化， 则不显示本来的正确的角度位置，则在平时以包括失调误差的角 度而指示。
另外，失调现象不但上述外部振动等造成的机械的变化的场 合产生，还在磁铁转子不伴随输入信号的变化而变化的场合产生。
在这样的步进电动机式的仪表中，为了极力地消除这样的失调 造成的指示误差，进行失调恢复。另外，为了失调复位，在安装步 进电动机的显示板上安装止动件。人们提出有下述的方案，其中， 该止动件突设于指针开始旋转的位置，在步进电动机产生失调的场 合，在将归零信号输出给步进电动机，将指针恢复到止动件侧，指 针与止动件接触时，判定失调恢复完成，停止归零信号。
专利文献1:日本特开2001 - 314099号文献
发明内容
'但是，通过指针式仪表，过去这样的指针与止动件接触，旋 转停止的位置不仅限于指针指示显示板的"0"刻度的位置的场合， 而且在因指针式仪表的外观上的问题等，止动件设置于"0"刻度 的逆时针方向(左转方向)侧的场合， 一 次性地指针沿逆时针方向旋 转，与该止动件接触，进行失调复位，然后，必须按照指针指示显 示板的"0"刻度的方式沿顺时针方向(右转方向)旋转。此时，在将 步进电动机的旋转传递给指针的减速机构中，为了沿顺时针方向使 固定有指针的齿轮旋转，固定指针的齿轮与步进电动机的齿轮接 触，固定有指针的齿轮不沿逆时针方向旋转，但是，通过齿轮的 齿隙，固定指针的齿轮可沿顺时针方向，按照齿隙量而旋转。
通过该齿隙量，比如，指针从"0"刻度，沿顺时针方向旋转，然后，在车速为"0"时，沿逆时针方向使指针旋转，在指针指示 "0"刻度时，尽管按照指针指示显示板的"0"的方式驱动步进电 动机，仍具有指针相对显示板的"0",沿顺时针方向错动的位置， 即，大于"0"的值的危险，对运转者造成不适感。
于是，本发明着眼于这样的课题，目的在于提供即使在具有
齿轮的齿隙，指针仍可指示显示板的"o"的指示式仪表。
本发明的指针式仪表包括步进电动机；指针，上述步进电 动机的旋转通过由多个齿轮形成的减速机构而驱动该指针；显示 板，其包括基于上述指针进行指示的指标部；控制机构，其驱动控 制上述步进电动机，其特征在于还包括指针基准位置设定机构，其 确定上述指针的基准位置，上述控制机构在上述步进电动机的电源 接通时或电源中断时，进行使上述指针沿上述基准位置方向旋转， 并且伴随来自上述指针基准位置设定机构的指针基准位置到达信 号的输入，停止上述指针的旋转的第1驱动处理，然后，进行从 上述基准位置，沿与上述基准位置方向相反的方向，按照第1角 度使上述指针动作的第2驱动处理，接着，进行按照第2角度使
另外，上述控制机构将相当于构成上述减速机构的多个齿轮 (减速齿轮)所具有的齿隙的角度设定在上述第2角度。
此外，上述指针基准位置设定机构包括用于指定上述指针的 位置的被检测体；以非接触方式检测上述被检测体的检测部。
还有，通过上述第2驱动处理而停止的上述指针的位置设定 在上述显示板的零指示刻度。
再有，上述控制机构输入车速，在该输入车速为0时，强制 地位于上述零刻度位置。
像以上那样，按照本发明的指针式仪表，可提供即使在具有齿轮的齿隙的情况下，指针可指示显示板的"0"的指针式仪表。
图1为表示本发明的第1实施例的方框图； 图2为表示上述实施例的失调复位处理的流程图； 图3为表示实施例的步进电动机与指针的运动的说明图； 图4为表示图3的步进电动机的齿轮与指针的齿轮的运动的 说明图5为表示该实施例的步进电动机的齿轮的输入车速与输出 角度之间的关系的说明图。
标号说明
标号1表示指针式仪表； 标号2表示步进电动机； 标号3表示减速才几构； 标号4表示指针； 标号5表示显示净反； 标号5a表示指标部； 标号6表示控制机构；
标号7a表示检测部(指针基准位置设定机构)；
标号7b表示被检测体(指针基准位置设定机构);
标号8表示电源开关；
标号9表示电源；
标号10表示输出机构；
标号11表示ROM(存储机构)；
标号12表示输入端子。
具体实施例方式
本发明的指针式仪表为下述指针式仪表1,其包括步进电动 机2;指针4,其中，步进电动机2的旋转通过由多个齿轮3P、 3S 形成的减速机构3而驱动该指针；显示板5,其具有指针4的指示 的指标部5a;控制机构6,其驱动控制步进电动机2,该4义表1还 包括确定指针2的基准位置的指针基准位置设定机构7a、 7b，控 制机构6在步进电动机6的电源接通时或电源断开时，进行沿基 准位置方向使指针2旋转，并且伴随来自指针基准位置设定机构 7a的指针基准位置到达信号的输入，停止指针2的旋转的第l驱 动处理，然后，进行从基准位置，沿与基准方向相反的方向，使 指针2按照第1角度动作的第2驱动处理，然后使减速机构3的 步进电动机2侧的齿轮3S按照第2角度动作的第3驱动处理。通 过像这样构成，可提供指针式仪表l,即使在具有齿轮3P、 3S的 齿隙情况下，指针2仍可指示显示板5的指标部5a的"0"刻度。
另外，在控制机构6中，相当于构成减速机构3的多个齿轮 3P、 3S(减速齿轮)所具有的齿隙的角度设定为上述第2角度。通过 像这样构成，可提供下述的指针式仪表1,其中，即使在具有齿轮 3P、 3S的齿隙的情况下，指针2仍可指示显示板5的指标部5a 的"0"刻度。
此外，指针基准位置设定机构7a、 7b包括用于指定指针2 的位置的被检测体7 b;以非接触的方式检测被检测体7 b的检测部 7a。通过像这样构成，可提供下述的指针式仪表1，其中，即使在 具有齿轮3P、 3S的齿隙的情况下，指针2仍可指示显示板5的指 标部5a的"0"刻度。另外，由于没有^/L械的(物理的)的接触，故 可提供可防止接触时的声音的发生的指针式仪表1。此外，通过上述第2驱动处理而停止的指针2的位置设定在
显示板5的指标部5a的零指示刻度。通过像这样构成，可提供下 述的指针式仪表l,其中，即使在具有齿轮3P、 3S的齿隙的情况 下，指针2仍可指示显示板5的指标部5a的"0"刻度。
控制机构6输入车速，在该输入车速为0时，使其强制地位 于0刻度位置。通过像这样构成，可提供下述的指针式仪表1,其 中，即使在具有齿轮3P、 3S的齿隙情况下，指针2仍可指示显示 板5的指标部5a的"0"刻度。
实施例1
图1表示本发明的基本结构，以车辆用的速度仪为例而进行 说明。本发明的指针式仪表1包括步进电动机2;通过减速机构 3,由步进电动机2驱动的指针4;具有通过该指针4指示的指标 部5a的显示板5;控制机构6，其驱动控制步进电动机2;检测指 针4的基准位置的检测部7a;被检测体7b，其由该检测部7a检 测；电源9，其经由电源开关8，向控制机构6进行供电。另外， 标号IO表示输出机构，对来自控制信号6的信号进行适合的波形 处理，将信号供给步进电动机2。标号11表示ROM(存储机构)， 标号12表示输入端子，在本实施例中，连接图中未示出的车速传 感器，从该车速传感器，与作为测定量的车辆的行驶速度成比例 的频率信号由输入端子12输入控制机构6中。
步进电动机2包括具有2个线圈的定子(图中未示出)；磁铁转 子(图中未示出)。在上述磁铁转子中，在其外周面上，N极和S极 交替地按照多个受到磁化。该磁铁转子的旋转传递给减速机构3, 伴随减速机构3的旋转，指针4旋转。
减速机构3在本实施例中，通过多个齿轮构成，在图面中， 在步进电动机2侧，仅仅给出输出上述磁铁转子的旋转的齿轮3S;固定有指针4的齿轮3P的2个。
指针4固定于构成减速机构3的齿轮3P上，步进电动机2(上 述磁铁转子)的旋转经过减速机构3驱动。另外，如果固定该指针 4的齿轮3P因图中未示出的导向部件等的阻力，无法通过步进电 动机2驱动，则处于难以旋转的状态。
显示板5包括指针4指示的指标部5a,指标部5a至少由刻度， 与和该刻度相对应的字符构成。另外，刻度的数字按照伴随顺时 针的方向的进行而增加的方式形成，虽然关于这 一 点在图中未示 出。
控制机构6为微型计算机，从输入端子12接收与测定量相对 应的频率信号，将与该测定量相对应的信号输出给步进电动机2, 对其驱动。
检测部7a以非接触方式检测被检测体7b，在本实施形态中， 采用光学传感器。被检测体7b通过检测部7a检测，设置于固定 有指针4的齿轮3P上。另外，指针4和被检测体7b的位置关系 按照形成规定的角度的方式确定，按照如果检测到被检测体7b(齿 轮3P和被检测体7b的边界)，则可判断指针4指示显示板5的哪 个位置的方式构成。另外，按照可由光学传感器形成的检测部7a 良好地检测被;险测体7b的方式，明暗的差增加。比如，在本实施 例中，由于齿轮3P由白色系的合成树脂形成，故被检测体7b由 黑色的印刷层形成。另外，在齿轮3P为黑色系的场合，被检测体 7b为白色系。
通过该检测部7a和被检测体7b，构成指针基准位置设定机构， 在后述的处理中，可确定指针4的基准位置。
此外，在本实施例中，指针基准位置设定机构7a、 7b为由光 学传感器形成的检测部7a和由印刷层形成的被检测体7b，但是，
9也可并不限于本实施例，作为以非接触方式检测的方式，检测部
7a采用磁性检测机构，被检测体7b采用磁铁或》兹性体等。另外， 在通过接触而检测的场合，也可通过指针4与停止该指针4的旋 转的指针止动件，构成指针基准位置设定机构。
电源开关8和电源9按照在汽车用的指针式仪表的场合，分 别为点火钥匙开关8和车载电池9，从车载电池9，经由点火钥匙 开关8，进行向控制机构6的供电。控制机构6按照检测经由点火 钥匙开关8的电源接通，进行步进电动机2的原点初始化处理(原 点检测处理)的方式构成。
ROM11为EEPROM等的可改写的存储机构，在本实施形态 中，将检测部7a检测被检测体7b时的显示板5的0刻度与指针4 所指示的位置的错位的量作为数据而存储。另外，存储通过对应 于输入车速的测定信号的数据的控制原点的输出角度的数据。
图2表示指针2的驱动处理，图3，图4表示此时的步进电动 机2和指针4的运动。另外，图5表示步进电动机2的齿轮3S的 输入车速和输出角度之间的关系。
通过对作为电源开关8的点火钥匙开关8进行操作，向控制 机构6进行供电。控制机构6检测该电源接通，开始指针驱动处 理。
在步骤Sl,控制机构6接收输入车速的测定振动，根据来自 与存储于ROM11中的输入车速相对应的控制原点的输出角度数
据，计算输出角度。
在步骤S2，在测定信号的数据为O时，即，车速为0时，齿 隙返回标志为1 。在测定信号的数据大于0时，齿隙返回标志为0。
在步骤S3 ,判断指示指针4的显示板5的指标部5a的"0" 刻度的"0"刻度指示处理是否完成。在"0"刻度指示处理完成的场合，进行步骤S4,在未完成的场合，进行步骤S8。通常，在 电源开关8的操作的电源接通之后，由于未完成步进电动机2的 原点;f企测处理，故判断为"否"，进行步骤S8。
在这里，为了便于说明，首先，对步骤S8的处理进行说明。 在步骤S8，进行"0"刻度指示处理。此时，通过图3、图4对步 进电动机2和指针4的运动进行说明，另外，采用图5对步进电 动机2的齿轮3S的输入车速和输出角度的关系进行说明。
在电源接通之后，控制机构6为指针4指示显示板5的哪个 部分的不明的状态，由此，为了识别指针4的位直，控制机构6 沿基准位置方向使指针4旋转。该旋转方向为一个方向，在本实 施例中，指针4沿逆时针方向旋转。
控制机构6按照沿图3(a)的顺时针方向使齿轮3S旋转的方式 驱动步进电动机2。通过该齿轮3S的旋转，固定指针4的齿轮3P 沿逆时针方向旋转。伴随该旋转，设置于齿轮3P上的被检测体7b 旋转。另外，如果构成指针基准位置设定机构的检测部7a检测设 置于齿轮3P上的被检测体7b,则检测部7a将指针基准位置到达 信号输出给控制机构6，控制机构6伴随该输入，识别指针4的基 准位置。另外，停止指针4的旋转。控制机构6进行以上的第1 驱动处理。
然后，按照沿与从使指针4基准位置归零的方向相反的方向 (沿顺时针方向)，指针4指示显示板5的指标部5a的"0"(零指 示刻度)的方式，控制机构6进行按照第l角度动作的第2驱动处 理(参照图3(b))。以上，步骤S8的"0"刻度指示处理完成。另夕卜， 此时的步进电动机2的齿轮3S的位置为图5(b)的位置，该位置为 不是在通过控制原点的输出角度上，而是在控制原点的输出角度 上添加齿隙量的角度的位置。
11然后，再次在步骤S3，判断步进电动机2的"0"刻度指示处
理是否完成，由于"0"刻度指示处理完成，故进行步骤S4。
在步骤S4,判断齿隙返回标志是1还是0。即，在车速的测 定信号的数据为0的场合，由于齿隙返回标志为1，故进行步骤 S7,在车速的测定信号的数据大于0时，由于齿隙返回标志为O, 故进行步骤S5。在这里，通常，由于电源接通之后的车速为0的 场合占多数，故为了便于说明，进行步骤S7。
在步骤S7，由于步进电动机2的齿轮3S的位置为在通过与 测定信号的数据相对应的原点的输出角度数据中，添加齿隙量的 位置(图5(b))，故按照步进电动机2的齿轮3S的位置为通过与测 定信号的数据相对应的原点的输出角度数据的位置(图5(c))的方 式，形成进行齿隙返回的目标输出角度。
如果步骤S7的处理完成，则进行下述的步骤S6，根据与测 定信号的数据相对应的指示角度数据，对指示显示板5的指标部 5a的目标指示角度制作处理，将该目标指示角度的信号输出给输 出电路4，驱动步进电动机2。通过图3、图4，对进行该齿隙返 回时的步进电动机2和指针4的运动进行说明。另外，就图3和 图4的关系来说，图4(b)为对图3(b)进行放大的图，图4(c)为对图 3(c)放大的图。齿隙返回为本发明的第3驱动处理，按照第2角度 仅仅使减速机构3的步进电动机2侧的齿轮3S动作。此时的齿轮 3S为图5(b) ~ (c)。该第2角度相当于构成减速机构3的多个齿轮 所具有的齿隙的角度，在本实施例中，相当于齿轮3S和齿轮3P 的齿隙。
通过步进电动机2侧的齿轮3S的旋转，在图4(b)的状态，指 针4可沿顺时针方向旋转，但是，在图4(c)的状态，指针4可沿 逆时针方向旋转。另外，像前述的那样，如果固定有指针4的齿轮3P因导向部件等的阻力，而未通过步进电动才几2驱动，则本发 明的指针4难以旋转。
另外，在步骤S4,在齿隙返回标志的判断为0的场合，即， 在车速不为0时，进行步骤S5。
在步骤S5中，在通过与测定信号的数据相对应的控制原点的 输出角度数据中，添加齿隙量。接着，进行下一步骤S6，对指示 显示板5的指标部5a的目标指示角度进行制作处理，将该目标指 示角度的信号输出给输出电路4,驱动步进电动机2。
此外，在车辆行驶而停止时，在输入车速为"0"时，按照强 制定位于显示板5的指标部5a的"0"刻度位置的方式，通过步 骤S7的处理，像通过步进电动机2的齿轮3S为通过控制原点的 输出角度那样，进行第2角度，即，齿隙量返回处理。
还有，在上述本实施例中，在步进电动才几2的电源-接通时， 设定指针2的基准位置，但是，并不限于上述实施例，也可在电 源中断时，设定指针2的基准位置。
产业上利用可能性
适合于采用步进电动机，根据与其成比例的频率信号输入， 测定指示车辆用的行驶速度、发动机转数等的测定量的指针式仪表。
权利要求
1. 一种指针式仪表，其包括步进电动机；指针，上述步进电动机的旋转通过由多个齿轮形成的减速机构而驱动该指针；显示板，其包括基于上述指针进行指示的指标部；控制机构，其驱动控制上述步进电动机，其特征在于，还包括指针基准位置设定机构，其确定上述指针的基准位置，上述控制机构在上述步进电动机的电源接通时或电源中断时，进行使上述指针沿上述基准位置方向旋转，并且伴随来自上述指针基准位置设定机构的指针基准位置到达信号的输入，停止上述指针的旋转的第1驱动处理，然后，进行从上述基准位置，沿与上述基准位置方向相反的方向，按照第1角度使上述指针动作的第2驱动处理，接着，进行按照第2角度使上述减速机构的上述步进电动机侧的齿轮动作的第3驱动处理。
2. 根据权利要求1所述的指针式仪表，其特征在于上述控制机 构将相当于构成上述减速机构的多个齿轮(减速齿轮)所具有的齿 隙的角度设定在上述第2角度。
3. 根据权利要求1所述的指针式仪表，其特征在于上述指针基 准位置设定机构包括用于指定上述指针的位置的被检测体；以 一 卄 接触方式纟企测上述 一皮;险测体的4企测部。
4. 根据权利要求1所述的指针式仪表，其特征在于通过上述第 2驱动处理而停止的上述指针的位置设定在上述显示板的零指示 刻度。
5. 根据权利要求4所述的指针式仪表，其特征在于上述控制机 构输入车速，在该输入车速为0时，强制地位于上述零刻度位置。
全文摘要
本发明提供一种指针式仪表，其中，即使在具有齿轮齿隙的情况下，指针仍可指示显示板的“0”。包括确定指针(2)的基准位置的指针基准位置设定机构(7a、7b)，控制机构(6)在步进电动机(6)的电源接通时，进行沿基准位置方向使指针(2)旋转，伴随来自指针基准位置设定机构(7a)的指针基准位置到达信号的输入，停止指针(2)的旋转的第1驱动处理，然后，进行从基准位置沿与基准位置方向相反的方向，按照第1角度使指针(2)动作的第2驱动处理，接着，进行按照第2角度使减速机构(3)的上述步进电动机(2)侧的齿轮(3S)动作的第3驱动处理。
文档编号G01D13/22GK101479573SQ200780024600
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月19日 优先权日2006年6月29日
发明者佐佐木克洋, 小林哲志 申请人:日本精机株式会社