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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug.
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Ein Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug, das einen Zeiger dreht, indem die Drehung eines Schrittmotors durch einen Reduktionsgetriebe- bzw. Untersetzungsgetriebemechanismus verlangsamt und an den Zeiger übertragen wird, ist herkömmlicherweise bekannt. Entsprechend einer Drehposition zeigt der Zeiger einen Fahrzeugzustandswert an, der mit einem Nullwert als Referenz angezeigt wird. Ein Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug, das einen Zeiger dreht, indem ein Ansteuerungssignal eines Wechselstroms, der in Übereinstimmung mit einem elektrischen Winkel alterniert, an eine Feldwicklung eines Schrittmotors angelegt wird, ist beispielsweise in der japanischen Patentschrift
JP 3 770 095 B2 beschrieben (die der
DE 102 07 652 A1 entspricht).
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In dem Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug gemäß der japanischen Patentschrift
JP 3 770 095 B2 wird der Zeiger, der in eine Null-Rückstellrichtung (zero reset direction) gedreht wird, bei der es sich um eine Richtung handelt, in der der Zeiger in eine Position eines Werts von null zurückversetzt wird, an einer Stop- bzw. Anschlagsposition durch einen Stop- bzw. Anschlagmechanismus gestoppt. Während der Zeiger sich in die Null-Rückstellrichtung dreht, entsteht in der Feldwicklung des Schrittmotors eine Induktionsspannung. Wenn der Zeiger stoppt bzw. anschlägt, nimmt die Induktionsspannung ab. In einer Null-Rückstellsteuerung, bei der der Zeiger durch das Ansteuerungssignal von einem Wartepunkt ausgehend, bei dem es sich um einen vorbestimmten elektrischen Winkel handelt, in die Null-Rückstellrichtung gedreht wird, wird dementsprechend bestimmt, dass, wenn ein erfasster Spannungswert der Induktionsspannung kleiner oder gleich einem Einstellwert ist, der Zeiger an der Anschlagsposition gestoppt worden bzw. angeschlagen ist, und ein elektrischer Winkel, der dieser Anschlagsposition entspricht, wird aktualisiert. Selbst wenn dabei der Schrittmotor aufgrund einer Störung, wie z. B. einer Vibration bzw. Schwingung, vor der Inbetriebnahme des Instruments aus dem Synchronismus gerät bzw. aus dem Tritt fällt, so dass eine Drehposition des Zeigers deplatziert wird, wird die Drehung des Zeigers basierend auf dem aktualisierten elektrischen Winkel gesteuert.
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In einem Reduktionsgetriebe- bzw. Untersetzungsgetriebemechanismus, der das Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug gemäß der japanischen Patenschrift
JP 3 770 095 B2 darstellt, liegt zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern zwangsläufig ein Zahnspiel bzw. Flankenspiel vor. Selbst wenn sich der Schrittmotor aufgrund des Starts der Null-Rückstellsteuerung vom Wartepunkt ausgehend zu drehen beginnt, kann aus diesem Grund das Eingriffkommen zwischen diesen Zahnrädern aufgrund des Zahnspiels bzw. Flankenspiels zwischen den Zahnrädern in dem Reduktionsgetriebe- bzw. Untersetzungsgetriebemechanismus nur verzögert erfolgen. Weil entsprechend dem Zustandekommen eines Eingriffzustands zwischen den Zahnrädern eine Drehzahl des Schrittmotors verringert wird, wie in einem ersten Diagramm von
15 gezeigt ist, wird in diesem Fall, nachdem die Drehung des Motors bezogen auf einen mit dem Ansteuerungssignal korrespondierenden Sollwert verzögert worden ist, die Drehzahl des Motors erhöht, um die Verzögerung wieder auszugleichen. Wenn eine Drehzahl des Schrittmotors (d. h. eine Winkelgeschwindigkeit in einem zweiten Diagramm in
15) die Soll-Drehzahl infolge eines solchen Drehzahlerhöhungsbetriebs überschreitet, auch wenn sich der Zeiger zur Anschlagsposition dreht, ist der erfasste Spannungswert der Induktionsspannung nicht kleiner oder gleich dem Einstellwert, und der elektrische Winkel, der der Anschlagsposition entspricht, kann versehentlich aktualisiert werden. Aufgrund eines auf dem versehentlich aktualisierten elektrischen Winkel basierenden Ansteuerungssignals, wird z. B. ein unerwarteter Verlust des Synchronismus des Schrittmotors bewirkt, so dass die Drehung des Zeigers nicht exakt gesteuert werden kann. Dementsprechend steht zu hoffen, dass das Anzeigeinstrument im Hinblick auf die vorstehend dargelegten Gesichtspunkte verbessert werden kann.
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Ein Anzeigeinstrument gemäß der
US 7 231 838 B2 umfasst einen Schrittmotor, einen Geschwindigkeitsreduzierungsgetriebemechanismus, eine Anzeigennadel, einen Stoppmechanismus und eine Initialisierungseinheit. Eine Position, die die Anzeigennadel anzeigt, wenn sie um einen voreingestellten Winkel relativ zu einer Position gedreht wird, die die Anzeigennadel anzeigt, wenn das Drehen der Anzeigennadel mit dem Stoppmechanismus mechanisch gestoppt wird, wird als Teilungsstartposition genommen. Die Initialisierungseinheit soll den Schrittmotor ansteuern, um die Anzeigennadel in Richtung der angezeigten Nadelstoppposition zu drehen; nach dem Anhalten des Drehens der Nadel, den Schrittmotor anzusteuern, die Nadel von der nadelstoppenden Stelle, an der das Drehen der Nadel mit dem Stoppmechanismus mechanisch gestoppt wird, wegzudrehen, wodurch die Nadel über die Teilungsstartposition hinaus gedreht wird, und danach den Schrittmotor ansteuern, um die Nadel in Richtung des Stoppmechanismus zu drehen; und um die Nadel in die Teilungsstartposition zurückzubringen und die Nadel dort anzuhalten.
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Die
EP 2 042 842 A1 offenbart ein Zeigermessgerät, das in der Lage ist, durch einen Zeiger eine „Null“ auf einem Anzeigefeld anzuzeigen, selbst wenn in den Zahnrädern ein Spiel vorhanden ist. Das Messgerät umfasst eine Zeigerreferenzpositionseinstelleinrichtung zum Bestimmen der Referenzposition des Zeigers. Ein Steuermittel dreht den Zeiger in Richtung der Referenzposition, wenn eine Stromversorgung für einen Schrittmotor eingeschaltet wird, und führt eine erste Ansteuerung zum Stoppen der Drehung des Zeigers durch, wenn es empfängt ein Zeigerreferenzpositionsankunftssignal von der Zeigerreferenzpositionseinstelleinrichtung. Dann führt das Steuermittel eine zweite Ansteuerung zum Bewegen des Zeigers um einen ersten Winkel von der Referenzposition in der umgekehrten Richtung von der Referenzposition weg aus und führt eine dritte Ansteuerung zum Drehen des Zahnrads eines Untersetzungsmecha- nismus aus auf der Seite des Schrittmotors um einen zweiten Winkel.
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Die
JP 2002 -
84 791 A offenbart die Bereitstellung einer Schrittmotor-Ansteuerschaltung, die in der Lage ist, die durch ein Spiel erzeugte induzierte Spannung zu reduzieren, ohne die Kosten zu erhöhen und eine Nullerkennung genauer durchzuführen. Hierfür wird ein Winkelversatzbetrag eines Rotors, wenn eine Nadel von einem anderen Schritt zu einem Erfassungsschritt eines Erregungssignals zum Erfassen der Nullerfassung zum Drehen des Rotors bewegt wird, so dass sich die Nadel in eine durch einen Stopper bestimmte Nullpositionsrichtung bewegt, aufgrund des Zurückprallens, nachdem ein Teil eines zu treibenden Elements den Stopper berührt hat, größer als ein Winkelsiebbetrag des Rotors eingestellt. Somit kann die induzierte Spannung, die erzeugt wird, bevor der Teil des Elements den Stopper berührt, von einer induzierten Spannung unterschieden werden, die aufgrund des Zurückprallens erzeugt wird, und der Kontakt der Nadel mit dem Stopper kann genau bestimmt werden.
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Die
US 7 233 255 B2 offenbart ein Anzeigeinstrument, das eine Anzeigennadel, die in einer Instrumententafel vorgesehen ist, eine Stoppvorrichtung zum Definieren einer Drehstartposition und einer Rückkehrposition der Anzeigennadel, einen Schrittmotor zum Antreiben der Anzeigennadel und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Schrittmotors umfasst. Die Steuervorrichtung gibt ein Null-Rücksetzsignal zum Zurückführen der Anzeigennadel zur Stoppvorrichtung und ein Signal zum Bewegen der Anzeigennadel von der Stoppvorrichtung zum Schrittmotor aus, wenn der Schrittmotor ein- oder ausgeschaltet wird, um einen Reset-Verarbeitung für einen fehlenden Schritt auszuführen.
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Die vorliegende Erfindung setzt sich mit zumindest einem der vorstehend erläuterten Nachteile auseinander. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug zum exakten Steuern einer Drehung eines Zeigers zu schaffen.
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Zur Lösung der Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, wird ein Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug geschaffen, das einen Schrittmotor, einen Zeiger, einen Untersetzungsgetriebemechanismus, eine Anschlageinrichtung, eine Erfassungseinrichtung, eine Steuereinrichtung und eine Aktualisierungseinrichtung beinhaltet. Der Schrittmotor beinhaltet eine Feldwicklung und dreht sich, nachdem an die Feldwicklung ein Ansteuerungssignal bzw. Antriebssignal angelegt worden ist. Bei dem Ansteuerungssignal bzw. Antriebssignal handelt es sich um einen Wechselstrom, der einem elektrische Winkel entsprechend alterniert. Entsprechend einer Drehposition des Zeigers zeigt der Zeiger einen Fahrzeugzustandswert an, der mit einem Wert von null als dessen Referenz angezeigt wird, und der Zeiger wird in eine Null-Rückstellrichtung gedreht, so dass er in eine Nullposition zurückversetzt wird, die den Wert null anzeigt. Der Untersetzungsgetriebemechanismus beinhaltete eine Mehrzahl von Zahnrädern, die miteinander in Eingriff stehen. Der Untersetzungsgetriebemechanismus reduziert eine Drehzahl des Schrittmotors und überträgt die Drehbewegung des Schrittmotors an den Zeiger, wodurch der Zeiger gedreht wird. Die Anschlageinrichtung dient zum Stoppen des sich in die Null-Rückstellrichtung drehenden Zeigers an einer Anschlagsposition, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der Nullposition in der Null-Rückstellrichtung angeordnet ist. Die Erfassungseinrichtung dient zum Erfassen einer in der Feldwicklung entstehenden Induktionsspannung an jedem von einer Mehrzahl von Erfassungspunkten, bei denen es sich um elektrische Winkel handelt und die einen Nullpunkt beinhalten, der der Anschlagsposition entspricht. Die Steuerungseinrichtung dient zum Steuern des an die Feldwicklung angelegten Ansteuerungssignals. Bei einem elektrischen Winkel, von dem eine Phase vom Nullpunkt verschoben ist, handelt es sich um einen Wartepunkt. Bei einem elektrischen Winkel, von dem eine Phase vom Wartepunkt ausgehend in einer zum Nullpunkt entgegengesetzten Richtung verschoben ist, handelt es sich um einen Umkehrpunkt bzw. Rückkehrpunkt. Die Steuerungseinrichtung führt eine Null-Rückstellsteuerung aus, bei der die Steuerungseinrichtung das Ansteuerungssignal so steuert, dass der Zeiger sich vom Wartepunkt in die Null-Rückstellrichtung dreht. Die Steuerungseinrichtung führt eine Umkehr- bzw. Rückkehrsteuerung aus, bei der die Steuerungseinrichtung das Ansteuerungssignal so steuert, dass der Zeiger in einer entgegengesetzt zur Null-Rückstellrichtung liegenden Anzeigewerterhöhungsrichtung zum Umkehrpunkt bzw. Rückkehrpunkt gedreht wird, und dann steuert die Steuerungseinrichtung das Ansteuerungssignal so, dass der Zeiger in der Null-Rückstellrichtung zum Wartepunkt zurückversetzt wird, wodurch bewirkt wird, dass der Zeiger am Wartepunkt bereitsteht. Die Steuerungseinrichtung führt die Umkehr- bzw. Rückkehrsteuerung vor der Null-Rückstellsteuerung aus. Die Aktualisierungseinrichtung dient zum Aktualisieren des Nullpunkts basierend auf der durch die Erfassungseinrichtung erfassten Induktionsspannung während der Null-Rückstellsteuerung, die durch die Steuerungseinrichtung ausgeführt wird.
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Zusammen mit ihren weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung, die beigefügten Ansprüche und die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Vorderansicht, die ein Anzeigeinstrument für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 2 eine vertikale Querschnittansicht, die entlang der Linie II-II in 1 erstellt worden ist;
- 3 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Schaltungskonfiguration des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 4 eine perspektivische Ansicht, die ein Hauptmerkmal des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 5 eine Draufsicht, die das Hauptmerkmal des Anzeigeinstruments für das Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 6 eine graphische Darstellung einer Kennlinie, die ein Ansteuerungssignal des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 7 eine sich von 1 unterscheidende Vorderansicht, die einen Betriebszustand des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 8 ein Flussdiagramm, das eine Ablaufsteuerung bzw. einen Steuerungsfluss des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 9 eine graphische Darstellung einer Kennlinie, die einen ersten exemplarischen Betrieb des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 10 eine graphische Darstellung einer Kennlinie, die einen zweiten beispielhaften Betrieb des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 11 eine graphische Darstellung einer Kennlinie, die einen dritten beispielhaften Betrieb des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform darstellt;
- 12 ein Diagramm, das den Betrieb des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform und dessen Wirkung darstellt;
- 13 ein weiteres Diagramm, das den Betrieb des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform und dessen Wirkung darstellt;
- 14 eine graphische Darstellung einer Kennlinie, die den Betrieb des Anzeigeinstruments für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform und dessen Wirkung darstellt; und
- 15 eine graphische Darstellung einer Kennlinie, die ein Problem des bislang vorgeschlagenen Anzeigeinstruments darstellt, das durch die Erfindung gelöst werden soll.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Demnach ist ein Anzeigeinstrument 1 für ein Fahrzeug vor einem Fahrersitz innerhalb eines Fahrzeugs als ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser angeordnet.
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Eine Struktur des Anzeigeinstruments 1 wird nachstehend ausführlicher beschrieben. Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, beinhaltet das Anzeigeinstrument 1 eine Instrumententafel bzw. ein Armaturenbrett 10, einen Zeiger 20, eine innere Drehvorrichtung 30, eine Platte 40 und eine Steuerungseinheit 50. Die Steuerungseinheit 50 kann als eine „Erfassungseinrichtung“, eine „Steuerungseinrichtung“ oder eine „Aktualisierungseinrichtung“ dienen.
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Die Instrumententafel bzw. das Armaturenbrett 10, das in 1 und 2 gezeigt ist, ist so angeordnet, dass seine Anzeigeoberfläche 10a in Richtung des Fahrersitzes gerichtet ist, und beinhaltet eine Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeige 11, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitswert als einen Fahrzeugzustandswert anzeigt. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeige 11 zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeitswerte in der Form eines Rundbogens von einem Wert null (0 km/h), der als deren Referenzwert dient, bis zu einem oberen Grenzwert (180 km/h) an.
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Der Zeiger 20 ist auf der Seite seines unteren Endbereichs 21 mit einer Zeigerwelle 30b der inneren Drehvorrichtung 30 verbunden und in einer Null-Rückstellrichtung X und in einer Geschwindigkeitserhöhungsrichtung (Anzeigewerterhöhungsrichtung) Y, die zur Richtung X entgegengesetzt ist, entlang der Anzeigeoberfläche 10a des Armaturenbretts 10 drehbar. Der Zeiger 20, der entsprechend einer Drehposition einen Fahrzeuggeschwindigkeitswert von den auf der Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeige 11 angezeigten Werten anzeigt, kann zu einer Nullposition, die den Wert null anzeigt, durch seine Drehung in die Null-Rückstellrichtung X zurückversetzt werden, wie in 1 dargestellt ist.
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Wie in 2 dargestellt ist, beinhaltet die innere Drehvorrichtung 30 einen Hauptkörper 30a der inneren Vorrichtung, die Zeigerwelle 30b und ein Gehäuse 30c. Der Hauptkörper 30a ist auf der Seite einer hinteren Oberfläche der Platte 40 angeordnet, die im Allgemeinen parallel zum Armaturenbrett 10 angeordnet ist. Der Hauptkörper30a beinhaltet einen Zweiphasen-Schrittmotor M, einen Untersetzungsgetriebemechanismus G und einen Anschlagmechanismus S, der als eine „Anschlagseinrichtung“ dienen kann (siehe 4), die in das Gehäuse 30c eingebaut ist. Die Zeigerwelle 30b wird durch das Gehäuse 30c gelagert, das an der hinteren Oberfläche der Platte 40 befestigt ist, und verläuft durch die Platte 40 und das Armaturenbrett 10, um den unteren Endbereich 21 des Zeigers 20 zu halten. Dementsprechend kann der Hauptkörper 30a die Zeigerwelle 30b, die koaxial zu einem Ausgangsstufen-Zahnrad 34 des Untersetzungsgetriebemechanismus G ist, und schließlich den Zeiger 20 durch Verzögerung einer Drehung des Untersetzungsgetriebemechanismus G, der synchron mit der Drehung des Schrittmotors M arbeitet, drehen.
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Wie in 4 und 5 gezeigt ist, beinhaltet der Schrittmotor M einen Stator Ms und einen Magnetrotor Mr, der miteinander kombiniert sind. Der Stator Ms weist ein Joch 31 und zwei Feldwicklungen 32, 33 auf. Das Joch 31 beinhaltet ein Paar von Magnetpolen 31a, 31b in Stabform, und eine A-Phasen-Feldwicklung 32 ist um den Magnetpol 31a gewickelt, wohingegen eine B-Phasen-Feldwicklung 33 um den Magnetpol 31b gewickelt wird. Der Magnetrotor Mr ist an einer Drehwelle 35a des Untersetzungsgetriebemechanismus G koaxial mit der drehbaren Welle 35a befestigt. Zwischen einer Umfangsoberfläche des Magnetrotors Mr und vorderen Endoberflächen der Magnetpole 31a, 31b des Jochs 31 sind Zwischenräume ausgebildet, und ein Nordpol und ein Südpol, die als die Magnetpole dienen, sind auf der Umfangsoberfläche des Magnetrotors Mr in einer Drehrichtung des Rotors Mr abwechselnd ausgebildet.
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Im Schrittmotor M, der die vorstehende beschriebene Struktur aufweist, wird ein A-Phasen-Ansteuerungssignal eines derart beschaffenen Wechselstroms, bei dem die Spannung in Form einer Cosinus-Funktion entsprechend dem elektrischen Winkel alter- niert (siehe 6), an die A-Phasen-Feldwicklung 32 angelegt. Ein B-Phasen-Ansteuerungssignal eines derart beschaffenen Wechselstroms, bei dem die Spannung in Form einer Sinus-Funktion entsprechend dem elektrischen Winkel alterniert (siehe 6), wird an die B-Phasen-Feldwicklung 33 angelegt. Wie vorstehend erläutert sind die A-Phasen- und die B-Phasen-Ansteuerungssignale um 90 Grad zueinander phasenverschoben. Folglich werden in den Feldwicklungen 32, 33, an denen solche A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale jeweils anliegen, Wechselstrom- (WS-) Magnetflüsse erzeugt. Die Wechselstrom-Magnetflüsse fließen zwischen dem Joch 31 und den Magnetpolen des Magnetrotors Mr. Demnach dreht sich der Magnetrotor Mr entsprechend den Spannungsveränderungen der A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale, die dem elektrischen Winkel zugeordnet sind.
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Wie in 4 dargestellt ist, beinhaltet der Untersetzungsgetriebemechanismus G Zahnräder 34, 35, 36, 37, bei denen es sich um Stirnräder handelt. Koaxial mit der Welle 30b ist das Ausgangsstufen-Zahnrad 34 mit der Zeigerwelle 30b verbunden. Das Eingangsstufen-Zahnrad 35 wird durch die drehbare Welle 35a getragen bzw. gelagert und ist die koaxial mit der Welle 35a am Gehäuse 30c befestigt ist. Koaxial mit einer Welle 36a werden die Zwischenräder 36, 37 durch die drehbare Welle 36a getragen bzw. gelagert, die am Gehäuse 30c befestigt ist, so dass die Zahnräder 36, 37 integriert drehbar sind. Das Zwischenrad 36 befindet sich mit dem Ausgangsstufen-Zahnrad 34 in Eingriff, wohingegen sich das Zwischenrad 37 mit dem Eingangsstufen-Zahnrad 35 in Eingriff befindet.
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Aufgrund der vorstehend beschriebenen Struktur des Untersetzungsgetriebemechanismus G reduziert der Mechanismus G die Drehzahl des Magnetrotors Mr des Schrittmotors M, der mit dem Eingangsstufen-Zahnrad 35 verbunden ist, um die verzögerte Drehung an den Zeiger 20 zu übertragen, der mit dem Ausgangsstufen-Zahnrad 34 verbunden ist. Wenn sich daher das A-Phasen- und das B-Phasen-Ansteuerungssignal entsprechend dem elektrische Winkel verändern, verändert sich auch eine Drehposition des Magnetrotors Mr, so dass eine Drehposition des Zeigers 20 ebenfalls verändert wird. Wie in 6 gezeigt ist, entspricht in der vorliegenden Ausführungsform abgesehen davon eine Richtung, in der sich der elektrische Winkel verkleinert, der Null-Rückstellrichtung X des Zeigers, und eine Richtung, in der sich der elektrische Winkel vergrößert, entspricht der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten des Zeigers 20.
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Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet der Anschlagsmechanismus S ein Kontaktelement 38 und eine Anschlagselement 39. Das Kontaktelement 38 ist in Form eines dünnen Streifens aus einer Platte ausgebildet, der aus dem Ausgangsstufen-Zahnrad 34 hervorsteht und sich integriert mit dem Zahnrad 34 dreht. Das Anschlagselement 39 ist so ausgebildet, dass es eine L-förmige Struktur aufweist, die vom Gehäuse 30c in das Innere des Gehäuses hervorsteht. Entlang einer Drehspur des Kontaktelements 38 befindet sich weiter entfernt von dem Kontaktelement 38 in der Richtung, die der Null-Rückstellrichtung X entspricht, ein vorderer Endbereich 39a des Anschlagselements 39 auf der vorstehenden Seite desselben. Wenn somit das Kontaktelement 38 mit dem vorderen Endbereich 39a des Anschlagselements 39 infolge der Drehung des Zeigers 20 in der Null-Rückstellrichtung X in Verbindung gelangt, stoppt der Zeiger 20 an einer Anschlagsposition innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der Nullposition in der Null-Rückstellrichtung X an, wie in 7 gezeigt ist.
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Insbesondere wird bei der Herstellung des Anzeigeinstruments 1 die Anschlagsposition auf z. B. innerhalb einen Bereich von 450 Grad bezogen auf den elektrischen Winkel des Schrittmotors M von der Nullposition des Zeigers 20 in der Richtung, die der Null-Rückstellrichtung entspricht, eingestellt. Dementsprechend wird im Schrittmotor M der vorliegenden Ausführungsform ein Nullpunkt θ0 (null Grad) des elektrischen Winkels auf den der Anschlagsposition entsprechenden elektrischen Winkel durch eine anfängliche Verarbeitung aktualisiert, auf die in der nachstehenden Beschreibung ausführlicher eingegangen wird. Zudem werden in der vorliegenden Ausführungsform, was den Schrittmotor M anbelangt, ein Wartepunkt θw, der zum Nullpunkt θ0 in einer Richtung außer Phase liegt, die der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten entspricht, und ein Rückkehrpunkt θr, der zum Wartepunkt θw auf der zum Nullpunkt θ0 entgegengesetzten Seite phasenverschoben ist (d. h. in der Richtung, die der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten entspricht), in der anfänglichen Verarbeitung als Soll-Steuerpunkte des elektrischen Winkels eingestellt.
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Wie in 2 dargestellt, ist die Steuerungseinheit 50 so konfiguriert, dass sie in der Hauptsache aus einem Mikrocomputer besteht und auf der Platte 40 befestigt ist. Wie in 3 dargestellt ist, beinhaltet die Steuerungseinheit 50 einen Speicher 52. Der letzte Nullpunkt θ0 wird infolge der Aktualisierung durch die anfängliche Verarbeitung im Speicher 52 fortwährend gespeichert. Ein Ausführungsprogramm zum Ausführen verschiedener Verarbeitungen, die die anfängliche Verarbeitung und eine normale Verarbeitung beinhalten (auf die in der nachstehenden Beschreibung ausführlicher eingegangen wird), sowie vorbestimmte Phasenintervalle ΔP1, ΔP2, ΔP3 werden im Speicher 52 im Voraus gespeichert. Das erste Phasenintervall ΔP1 ist ein voreingestellter Wert als eine Differenz zwischen dem Wartepunkt θw und dem Nullpunkt θ0. Das zweite Phasenintervall ΔP2 ist ein Wert, der erhalten wird durch vorhergehendes Messen oder Schätzen (beispielsweise zum Zeitpunkt des Versands ab Werk) und dann durch in Bezug auf den elektrischen Winkel des Schrittmotors M erfolgendes Ausdrücken der Summe der Beträge der Flankenspiele zwischen den Zahnrädern 34 und 36 des Mechanismus G, die miteinander in Eingriff stehen, und zwischen den Zahnrädern 35 und 37 des Mechanismus G, die miteinander in Eingriff stehen. Das dritte Phasenintervall ΔP3 ist ein Wert, der vorhergehend als eine Differenz zwischen dem elektrischen Winkel des Schrittmotors M entsprechend der Nullposition des Zeigers 20 und dem Nullpunkt θ0, der entsprechend der Anschlagsposition des Zeigers 20 (siehe 7) z.B. zum Zeitpunkt des Versands ab Werk voreingestellt wird, berechnet wird.
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Die Steuerungseinheit 50 ist mit einem Türsensor 60 des Fahrzeugs, einem Zündschalter IG und einer Batterieleistungsquelle B elektrisch verbunden. Die Steuerungseinheit 50 wird durch eine direkte Stromzuführung von der Batterieleistungsquelle B gestartet, wenn durch den Türsensor 60 das Öffnen einer Türe erfasst wird. Wenn der Zündschalter IG vor Verstreichen einer eingestellten Zeitspanne (z. B. 2 Minuten) aktiviert wird, behält die gestartete Steuerungseinheit 50 durch die Stromzuführung von der Batterieleistungsquelle B einen Betriebszustand bei. Danach wird der Betrieb der Steuerungseinheit 50 infolge eines Deaktivierens des Zündschalters IG gestoppt. Die gestartete Steuerungseinheit 50 stoppt vorübergehend den Betrieb, wenn der Zündschalter IG vor dem Verstreichen der eingestellten Zeitspanne nicht aktiviert wird. Wenn der Zündschalter IG danach aktiviert wird, wird die Steuerungseinheit 50 erneut gestartet. Infolge der Deaktivierung des Zündschalters IG stoppt die Steuerungseinheit 50 den Betrieb. Der Neustart der Steuerungseinheit 50 erfolgt in Reaktion auf das Aktivieren des Zündschalters IG. Alternativ kann die Steuerungseinheit 50 in Reaktion auf z. B. das Öffnen der Türe des Fahrzeugs oder das Betätigen des Bremspedals des Fahrzeugs erneut gestartet werden.
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Wie in 3 gezeigt, ist die Steuerungseinheit 50 mit den Feldwicklungen 32, 33 des Schrittmotors M elektrisch verbunden. In der anfänglichen Verarbeitung erfasst die Steuerungseinheit 50 eine Induktionsspannung, die in den Feldwicklungen 32, 33 erzeugt wird, und steuert die A-Phasen- und B-Phasen-Antriebssignale, die an den Feldwicklungen 32, 33 anliegen.
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Genauer gesagt wird bei Erreichen des elektrischen Winkels, wo die Signalspannungen der A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale größer null (0V) sind, mittels einer Schaltfunktion ein Weg zum Anlegen der Signale an die entsprechenden Feldwicklungen 32, 33 mit der Steuerungseinheit 50 elektrisch verbunden und ein Weg zum Erfassen der Induktionsspannung, die in den entsprechenden Wicklungen erzeugt wird, geschlossen. Bei Erreichen des elektrischen Winkels, wo die Signalspannungen der A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale null betragen, wird mittels der Schaltfunktion der Weg zum Anlegen der Signale an die entsprechenden Feldwicklungen 32, 33 geschlossen und der Weg zum Erfassen der Induktionsspannung, die in den korrespondierenden Wicklungen erzeugt wird, mit der Steuerungseinheit 50 elektrisch verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform, in der die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale entsprechend der Form einer Kosinus-Funktion und entsprechend der Form einer Sinus-Funktion in Abhängigkeit vom elektrischen Winkel alternieren, wird der elektrische Winkel, wo die Signalspannungen null sind, d. h. der Nullpunkt θ0, und die elektrischen Winkel, deren Phasen vom Nullpunkt θ0 in Intervallen von 90 Grad verschoben sind (in 6 durch schwarze Punkte gekennzeichnet), an Erfassungspunkten θd der Induktionsspannung eingestellt. Was darüber hinaus die vorstehend beschriebene Schaltfunktion der Steuerungseinheit 50 angeht, so kann das Verbinden und Unterbrechen des Wegs bei jedem Erfassungspunkt θd durch die Schaltverarbeitung in dem Mikrocomputer ausgeführt werden, aus dem die Steuerungseinheit 50 besteht, oder das Verbinden und Unterbrechen des Wegs kann an jedem Erfassungspunkt θd durch Schalten zwischen den Eingangs- und Ausgangsports des Mikrocomputers ausgeführt werden.
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Wie in 3 gezeigt, ist die Steuerungseinheit 50 mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 elektrisch verbunden. In der auf die anfängliche Verarbeitung folgenden Normalverarbeitung bewirkt die Steuerungseinheit 50, dass der Zeiger einen Fahrzeuggeschwindigkeitswert anzeigt, der durch den Geschwindigkeitssensor 62 erfasst wird, indem die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale basierend auf dem Nullpunkt θ0 des elektrischen Winkels gesteuert werden. In diesem Zusammenhang wird in Bezug auf den Nullpunkt θ0 der letzte Nullpunkt θ0 verwendet, der durch die letzte anfängliche Verarbeitung aktualisiert und im Speicher 52 gespeichert worden ist.
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Ein Steuerungsfluss zum Ausführen der anfänglichen Verarbeitung durch die Steuerungseinheit 50 wird nachstehend unter Bezugnahme auf 8 ausführlich beschrieben. Dieser Steuerungsfluss wird nach dem Start der Steuerungseinheit 50 gestartet.
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Bei S1 des Steuerflusses wird eine Synchronsteuerungs-Unterverarbeitung ausgeführt. Genauer gesagt werden in der Synchronsteuerungs-Unterverarbeitung zunächst der Nullpunkt θ0 und das dritte Phasenintervall ΔP3, die im Speicher 52 gespeichert sind, abgerufen. Als nächstes wird der elektrische Winkel, der vom Nullpunkt θ0 in der Richtung, die der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten entspricht, um das dritte Phasenintervall ΔP3 verschoben ist, d. h. der elektrische Winkel, der der Nullposition des Zeigers 20 entspricht, bei einem Referenzpunkt θb eingestellt. Dann werden, als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale, dem Referenzpunkt θb entsprechende Signale an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase angelegt. Außerdem werden Signale zum Synchronisieren der Magnetpole des Magnetrotors Mr und des elektrischen Winkels durch die Drehung des Zeigers 20 in der Null-Rückstellrichtung X an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale angelegt. Schließlich werden als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale Signale zum Zurücksetzen des elektrischen Winkels an den Referenzpunkt θb an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase angelegt. Dementsprechend wird die Drehposition des Zeigers 20 an der Nullposition eingestellt, die dem Referenzpunkt θb entspricht.
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Bei S2 werden die Phasenintervalle ΔP1, ΔP2, ΔP3, die im Speicher 52 gespeichert sind, abgerufen. Bei S3 wird bestimmt, ob das dritte Phasenintervall ΔP3 kleiner als die Summe des ersten und des zweiten Phasenintervalls ΔP1, ΔP2 ist. Wenn der Referenzpunkt θb zum Nullpunkt θ0 nicht weiter phasenverschoben ist als der Wartepunkt θw, ist das dritten Phasenintervall ΔP3 kleiner als die Summe des ersten und des zweiten Phasenintervalls ΔP1, ΔP2. Daher erfolgt bei S3 eine positive Bestimmung. Wenn der Referenzpunkt θb zum Nullpunkt θ0 weiter phasenverschoben ist als der Wartepunkt θw, ist das dritte Phasenintervall ΔP3 größer oder gleich der Summe des ersten und des zweiten Phasenintervalls ΔP1, ΔP2. Dementsprechend erfolgt bei S3 eine negative Bestimmung.
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Bei Schritt S4, bei dem die Steuerung infolge der positiven Bestimmung bei Schritt S3 fortgesetzt wird, wird eine Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung vom Referenzpunkt θb, der bei Schritt S1 eingestellt wurde, gestartet. Bei Schritt S5 werden Signale zum allmählichen Verändern des elektrischen Winkels in den Rückkehrpunkt θr an die Feldwicklungen der A-Phase und der B-Phase als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale angelegt. Folglich wird der Zeiger 20 durch eine Drehkraft aus der Nullposition, die dem Referenzpunkt θb entspricht, in der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten zu einer Position hinauf geschwenkt, die dem Rückkehrpunkt θr entspricht. Bei Schritt S6 werden, als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale, Signale zum Bereitstehen am Wartepunkt θw nach einer allmählichen Veränderung des elektrischen Winkels in diesen Wartepunkt θw an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase angelegt. Folglich wird der Zeiger 20 durch die Drehkraft aus der Position, die dem Rückkehrpunkt θr entspricht, in die Null-Rückstellrichtung X zurückversetzt, so dass er sich in einem Bereitschaftszustand befindet, wo der Zeiger 20 an einer Position bereitsteht, die dem Wartepunkt θw entspricht. Nach Ausführung der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise wird die Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung beendet.
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Im Gegensatz zur Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung von S4 bis S6, wird bei S7, wo die Steuerung infolge der negativen Bestimmung bei S3 fortgesetzt wird, eine Bereitschaftssteuerungs-Unterverarbeitung ab dem Referenzpunkt θb gestartet, der bei S1 eingestellt wurde. Bei S8 werden Signale zum Bereitstehen am Wartepunkt θw nach einer allmählichen Veränderung des elektrischen Winkels in diesen Wartepunkt θw an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale angelegt. Dementsprechend wird der Zeiger 20 durch die Drehkraft aus der Nullposition, die dem Referenzpunkt θb entspricht, in die Position hinunter geschwenkt, die dem Wartepunkt θw in der Null-Rückstellrichtung X entspricht, so dass er sich am Wartepunkt θw im Bereitschaftszustand befindet. Nach Ausführung der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise wird die Bereitschaftssteuerungs-Unterverarbeitung beendet.
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Darüber hinaus kann der Wartepunkt θw auf einen derart geringen Wert eingestellt werden, dass dadurch die aufgrund der Aufwärts- und Abwärtsschwenkbewegung des Zeigers 20 in der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung und in der Bereitschaftssteuerungs-Unterverarbeitung hervorgerufene eingeschränkte Attraktivität des Anzeigeinstruments 1 aufgebessert wird, und zudem kann er bei einem derart hohen Wert eingestellt werden, dass dadurch die Induktionsspannung in der Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung, auf die in der nachstehenden Beschreibung ausführlicher eingegangen wird, erfasst werden kann. Aus diesen Gründen wird in der vorliegenden Ausführungsform z. B. der Wartepunkt θw bei dem elektrischen Winkel eingestellt, der zum Nullpunkt θ0 um 273 Grad des ersten Phasenintervalls ΔP1 in der der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten entsprechenden Richtung phasenverschoben ist. Außerdem kann der Rückkehrpunkt θr auf einen derart geringen Wert eingestellt werden, dass dadurch die aufgrund der Aufwärtsschwenkbewegung des Zeigers 20 in der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung hervorgerufene eingeschränkte Attraktivität des Anzeigeinstruments 1 aufgebessert wird, und außerdem derart, dass ein Phasenintervall zwischen dem Rückkehrpunkt θr und dem Wartepunkt θw größer oder gleich dem zweiten Phasenintervall ΔP2 ist, das im Speicher 52 gespeichert ist. Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform z. B. der Rückkehrpunkt θr bei einem derartigen elektrischen Winkel eingestellt, dass ein Phasenintervall zwischen diesem elektrischen Winkel und dem Wartepunkt θw gleich dem zweiten Phasenintervall ΔP2 ist, das der Summe des Betrags der Flankenspiele zwischen den Zahnrädern 34, 36 des Mechanismus G und zwischen den Zahnrädern 35, 37 des Mechanismus G entspricht. Das Phasenintervall (ΔP2) zwischen dem Wartepunkt θw und dem Rückkehrpunkt θr kann so eingestellt werden, dass es größer oder gleich einem Phasenintervall des elektrischen Winkels ist, das dem Betrag des Flankenspiels zwischen den Zahnrädern des Untersetzungsgetriebemechanismus G entspricht, die miteinander in Eingriff stehen. Dementsprechend wird durch die Rückkehrsteuerung vom Rückkehrpunkt θ0 zum Wartepunkt θw das zwischen den Zahnrädern auf deren Eingriffseite vorliegende Flankenspiel in der Null-Rückstellsteuerung zuverlässig aufgehoben. Somit wird die entsprechende Aktualisierung am Nullpunkt θ0 sichergestellt, so dass die Steuerung der Drehbewegung des Zeigers 20 noch genauer ausgeführt werden kann. Das Phasenintervall (ΔP2) zwischen dem Wartepunkt θw und dem Rückkehrpunkt θr kann so eingestellt werden, dass es gleich dem Phasenintervall des elektrischen Winkels ist, das dem Betrag des Flankenspiels zwischen den Zahnrädern des Untersetzungsgetriebemechanismus G entspricht, die miteinander in Eingriff stehen. Dementsprechend wird durch die Rückkehrsteuerung mit der eingeschränkt ausgeführten Aufwärtsschwenkbewegung des Zeigers 20 das zwischen den Zahnrädern auf deren Eingriffseite vorliegende Flankenspiel in der Null-Rückstellsteuerung zuverlässig beseitigt. Daher kann die Steuerung der Drehbewegung des Zeigers 20 noch genauer ausgeführt werden, ohne das Erscheinungsbild des Anzeigeinstruments 1 aufgrund der Aufwärtsschwenkbewegung des Zeigers 20 in der Rückkehrsteuerung zu beeinträchtigen.
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Nach Beendung der Schritte S6, S8, die von S3 abzweigen, wird die Steuerung bei S9 fortgesetzt, wo die Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung zum Drehen des Zeigers 20 in der Null-Rückstellrichtung X vom Wartepunkt θw aus gestartet wird. Bei S10 wird der Nullpunkt θ0, der im Speicher 52 gespeichert ist, abgerufen, und der Nullpunkt θ0, der sich weiter als der Wartepunkt θw in der Richtung befindet, die der Null-Rückstellrichtung X entspricht, wird bei dem momentanen Erfassungspunkt θd eingestellt. Bei S11 werden Signale zum allmählichen Verändern des elektrischen Winkels in den bei S10 eingestellten Erfassungspunkt θd an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale angelegt. Bei S12 wird die Induktionsspannung einer Erfassungswicklung der Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase erfasst, deren Ansteuerungssignal am momentanen Erfassungspunkt θd eine Spannung von null aufweist, und es wird bestimmt, ob diese erfasste Spannung kleiner oder gleich einem Einstellwert Vth ist.
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Wenn infolge der erfassten Spannung, die den Einstellwert Vth bei S12 überschreitet, eine negative Bestimmung erfolgt, wird die Steuerung bei S13 fortgesetzt. Bei S13 wird ein elektrischer Winkel, dessen Phase in der der Null-Rückstellrichtung X entsprechenden Richtung um 90 Grad vom Erfassungspunkt θd (der bei S10 eingestellt wurde) verschoben ist, bei dem momentanen Erfassungspunkt θd eingestellt. Bei S14 werden Signale zum allmählichen Verändern des elektrischen Winkels in den Erfassungspunkt θd, der bei S13 eingestellt wurde, an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase als die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale eingestellt. Bei S15 wird wie bei S12 die Induktionsspannung einer Erfassungswicklung erfasst und bestimmt, ob diese erfasste Spannung kleiner oder gleich einem Einstellwert Vth ist.
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Solange bei S15 eine negative Bestimmung festgestellt wird, kehrt die Steuerung zu S13 zurück, und die Vorgehensweise bei S13 und die sich daran anschließenden Schritte S14, 15 werden wiederholt. Wenn bei S15 eine positive Bestimmung erfolgt, wird die Steuerung bei S16 fortgesetzt. Bei S16 wird bestimmt, dass der Erfassungspunkt θd, der an dem unmittelbar vorhergehenden Schritt S13 eingestellt wurde, der momentane Nullpunkt θ0 ist, der der Anschlagsposition des Zeigers 20 entspricht, und dementsprechend wird der Nullpunkt θ0, der im Speicher 52 gespeichert ist, durch diesen Erfassungspunkt θd aktualisiert.
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Nach Beendung des Schritts S16, bei dem der Nullpunkt θ0 aktualisiert wird, oder wenn eine positive Bestimmung bei S12 infolge dessen erfolgt, dass die erfasste Spannung kleiner oder gleich dem Einstellwert Vth ist, wird die Steuerung bei S17 fortgesetzt, um eine Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung auszuführen. Genauer gesagt wird in der Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung zunächst der letzte Nullpunkt θ0, der im Speiche 52 gespeichert ist, abgerufen, dann wird der Referenzpunkt θb basierend auf diesem Nullpunkt θ0 entsprechend Schritt S1 eingestellt. Als nächstes werden die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale an die Feldwicklungen 32, 33 der A-Phase und der B-Phase derart angelegt, dass der elektrische Winkel, der gegenüber dem eingestellten Referenzpunkt θb vorübergehend vergrößert wird, allmählich in den Referenzpunkt θb verändert wird. Die Drehposition des Zeigers 20 wird dementsprechend bei der Nullposition θb eingestellt, die dem Referenzpunkt θb entspricht. Nach Ausführung der vorstehend erläuterten Vorgehensweise wird die vorliegende anfängliche Verarbeitung beendet und die nachstehende normale Verarbeitung wird gestartet.
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Unter Bezugnahme auf 9 bis 11 erfolgt nachstehend eine Beschreibung beispielhafter Betriebsabläufe, die durch die vorstehend beschriebene anfängliche Verarbeitung realisiert werden. In den Graphen der 9 bis 11 zeigt eine durchgehende Linie eine Veränderung des elektrischen Winkels im Zeitverlauf an, und eine abwechselnd lang und kurz gezogene gestrichelte Linie zeigt eine Veränderung der Drehposition des Zeigers 20 im Zeitverlauf unter Verwendung von deren entsprechend vorübergehend verändertem elektrischen Winkel an.
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Nachstehend wird ein erster beispielhafter Betriebsablauf beschrieben. 9 zeigt, dass das dritte Phasenintervall ΔP3 0 (null) Grad beträgt, das somit kleiner als die Summe des ersten und des zweiten Phasenintervalls ΔP1, ΔP2 ist, und dass der Zeiger 20 vor dem Start der Steuerungseinheit 50 nicht von der Nullposition des Zeigers 20 verschoben ist.
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Wenn die anfängliche Verarbeitung beim Start der Steuerungseinheit 50 gestartet wird, nachdem der elektrische Winkel sich in den Referenzpunkt θb, der mit dem Nullpunkt θ0 übereinstimmt, verändert hat, so dass die Drehposition des Zeigers 20 auf die Nullposition eingestellt wird, werden durch die Synchronsteuerungs-Unterverarbeitung der Magnetrotor Mr und der elektrische Winkel synchronisiert und der Zeiger 20 in die Nullposition (t0 bis t1) zurückgesetzt.
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Als nächstes erreicht der elektrische Winkel nach dem Start der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung den Wartepunkt θw, der zum Referenzpunkt θb, der mit dem Nullpunkt θ0 übereinstimmt, um 273 Grad in der der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten entsprechenden Richtung phasenverschoben ist. Dann verändert sich der elektrische Winkel in den Rückkehrpunkt θr, der von diesem Wartepunkt θw um das zweite Phasenintervall ΔP2 in der der Geschwindigkeitserhöhungsrichtung X entsprechenden Richtung verschoben ist. Folglich dreht sich der Zeiger 20 aus der dem Referenzpunkt θb entsprechenden Nullposition in der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten und wird in eine Position hoch geschwenkt, die dem Rückkehrpunkt θr (t1 bis t2) entspricht.
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Durch Fortsetzen der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung verändert sich der elektrische Winkel in den Wartepunkt θw, der vom Rückkehrpunkt θr um das zweite Phasenintervall ΔP2 in der der Null-Rückstellrichtung X entsprechenden Richtung verschoben ist. Folglich dreht der Zeiger 20 sich in der Null-Rückstellrichtung X aus der Position, die dem Rückkehrpunkt θr entspricht, um zu einer Position zurückzukehren, die dem Wartepunkt θw (t2 bis t3) entspricht, und der Zeiger 20 wird dadurch in einen Bereitschaftszustand für die Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung (t3 bis t4) versetzt.
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Dann verändert sich der elektrische Winkel nach dem Start der Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung in den ersten Erfassungspunkt θd, der mit dem Nullpunkt θ0 übereinstimmt, so dass der Zeiger 20 an der Anschlagsposition in der Null-Rückstellrichtung X anschlägt bzw. stoppt. Dabei ist der erfasste Spannungswert der Induktionsspannung an der Erfassungswicklung 33 kleiner oder gleich dem Einstellwert Vth (t4 bis t5).
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Nach Ausführung der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise wird die Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung gestartet. Folglich wird der elektrische Winkel vorübergehend größer als der Referenzpunkt θb, der mit dem Nullpunkt θ0 übereinstimmt, und kehrt dann wieder zu diesem Referenzpunkt θb zurück. Infolgedessen dreht sich der Zeiger 20 zur Nullposition, und die anfängliche Verarbeitung wird beendet (t5 bis t6).
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Nachstehend wird ein zweiter beispielhafter Betriebsablauf beschrieben. 10 zeigt, dass das dritte Phasenintervall ΔP3 0 (null) Grad beträgt und kleiner als die Summe des ersten und des zweiten Phasenintervalls ΔP1, ΔP2 ist und dass der Zeiger 20 von der Nullposition in Bezug auf den elektrischen Winkel vor dem Start der Steuerungseinheit 50 um 360 Grad verschoben ist.
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Wenn die anfängliche Verarbeitung nach dem Start der Steuerungseinheit 50 gestartet wird, werden, ähnlich dem ersten beispielhaften Betriebsablauf, die Synchronsteuerungs-Unterverarbeitung und die Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung ausgeführt (t0 bis t4).
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Anschließend verändert sich der elektrische Winkel nach dem Start der Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung in den ersten Erfassungspunkt θd, der mit dem Nullpunkt θ0 übereinstimmt. Aufgrund der Verschiebung des Zeigers 20 von der Nullposition vor dem Start der Steuerungseinheit 50, hat sich der Zeiger noch nicht bis in die Anschlagsposition hinauf gedreht und kann somit nicht anschlagen. Demzufolge überschreitet der erfasste Spannungswert der Induktionsspannung der Erfassungswicklung 33 den Einstellwert Vth (t4 bis t5).
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Wenn die Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung aus diesem Grund fortgesetzt wird, so dass der Erfassungspunkt θd den elektrischen Winkel erreicht, der in Bezug auf den Nullpunkt θ0 um 360 Grad in der der Null-Rückstellrichtung X entsprechenden Richtung phasenverschoben ist, dreht sich der Zeiger 20 in die Anschlagsposition und schlägt dort an. Dabei ist der erfasste Spannungswert der Induktionsspannung der Erfassungswicklung 33 kleiner oder gleich dem Einstellewert Vth (t5 bis t6).
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Nach Ausführung der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise wird der Zeiger 20 durch die Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung, die ähnlich der des ersten beispielhaften Betriebsablaufs ist, in die Nullposition gedreht, und die anfängliche Verarbeitung wird beendet (t6 bis t7).
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Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten beispielhaften Betriebsablaufs. 11 zeigt, dass das dritte Phasenintervall ΔP3 450 Grad beträgt und größer oder gleich der Summe des ersten und des zweiten Phasenintervalls ΔP1, ΔP2 ist und dass der Zeiger 20 vor dem Start der Steuerungseinheit 50 nicht aus der Nullposition des Zeigers 20 verschoben ist.
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Wenn die anfängliche Verarbeitung nach dem Start der Steuerungseinheit 50 durch die Synchronsteuerungs-Unterverarbeitung gestartet wird, nachdem der elektrische Winkel sich in den Referenzpunkt (elektrischer Referenz-Winkel) θb verändert hat, der zum Nullpunkt θ0 um 450 Grad in der der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten entsprechenden Richtung phasenverschoben ist, so dass die Drehposition des Zeigers 20 sich auf die Nullposition einstellt, werden der Magnetrotor Mr und der elektrische Winkel synchronisiert und der Zeiger 20 in diese Nullposition zurückversetzt (t0 bis t1).
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Als nächstes wird anstelle der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung, die im ersten beispielhaften Betriebsablauf ausgeführt wird, die Bereitschaftssteuerungs-Unterverarbeitung gestartet. Demzufolge verändert sich der elektrische Winkel direkt in den Wartepunkt θw, der zum Referenzpunkt θb um 177 Grad in der der Null-Rückstellrichtung X entsprechenden Richtung phasenverschoben ist. Dabei dreht sich der Zeiger 20 aus der Nullposition, die dem Referenzpunkt θb entspricht, in die Null-Rückstellrichtung X und wird in die Position hinunter geschwenkt, die dem Wartepunkt θw entspricht (t1 bis t2). Der Zeiger 20 befindet sich dann im Bereitschaftszustand für die Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung (t2 bis t3).
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Im Anschluss daran schlägt der Zeiger 20 in der Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung, die der des ersten beispielhaften Betriebsablaufs ähnlich ist, an der Anschlagsposition in der Null-Rückstellrichtung X an. Dabei ist der erfasste Spannungswert der Induktionsspannung der Erfassungswicklung 33 kleiner oder gleich dem Einstellwert Vth (t3 bis t4). Dann wird der Zeiger 20 in der Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung, die der des ersten Betriebsablaufs ähnlich ist, in die Nullposition gedreht, und die anfängliche Verarbeitung wird beendet (t4 bis t5).
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Gemäß der Beschreibung des ersten bis dritten beispielhaften Betriebsablaufs wird in der vorliegenden Ausführungsform die Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung ausgeführt, wenn die Differenz zwischen dem Referenzpunkt θb und dem Nullpunkt θ0 gleich dem dritten Phasenintervall ΔP3, das kleiner als die Summe des ersten Phasenintervalls ΔP1 zwischen dem Wartepunkt θw und dem Nullpunkt θ0 ist, und dem zweiten Phasenintervall ΔP2 ist, das der Summe des Betrags der Flankenspiele in dem Untersetzungsgetriebemechanismus G entspricht. In dieser Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung wird infolge der Veränderung des elektrischen Winkels von dem der Nullposition des Zeigers 20 entsprechenden Referenzpunkts θb in den Rückkehrpunkt θr der Zeiger 20 in der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten aufwärts geschwenkt. Demzufolge kommt es zwischenzeitlich zwischen den Zahnrädern 34, 36 des Mechanismus G und zwischen den Zahnrädern 35, 37 des Mechanismus G zum Zeitpunkt der Drehung des Zeigers 20 in der Null-Rückstellrichtung X auf deren Eingriffseite zu einem Flankenspiel BL, wie in 12 gezeigt ist (wobei nur die Zahnräder 34, 36 dargestellt sind).
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In der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung verändert sich der elektrische Winkel jedoch vom Rückkehrpunkt θr weiter in den Wartepunkt θw, so dass der Zeiger 20 in die Null-Rückstellrichtung X zurückkehrt, wo er sich dann im Bereitschaftszustand befindet. Zwischen den Zahnrädern 34, 36 und zwischen den Zahnrädern 35, 37 ist es in diesem Bereitschaftszustand, der in 13 gezeigt ist, die nur die Zahnräder 34, 36 darstellt, eine gesicherte Tatsache, dass das Flankenspiel BL auf deren Eingriffseite zum Zeitpunkt der Drehung des Zeigers 20 in der Null-Rückstellrichtung X verschwindet. Daher werden in der Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung, die den Zeiger 20 in der Null-Rückstellrichtung X ansteuert, Eingriffzustände zwischen den Zahnrädern 34, 36 und zwischen den Zahnrädern 35, 37 vom Wartepunkt θw ausgehend erreicht, bei dem es sich um einen Startpunkt der Verarbeitung handelt, und der Schrittmotor M dreht sich dabei entsprechend dem Ansteuerungssignal, wie in 14 dargestellt ist. Dabei erfolgt eine passende Aktualisierung des Nullpunkts θ0 basierend auf der Erfassung der Induktionsspannung, die kleiner oder gleich dem Einstellwert Vth ist, wenn sich der Zeiger 20 zur Anschlagsposition dreht. Somit wird in der Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung basierend auf dem Nullpunkt θ0 nach der Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung die Drehposition des Zeigers 20 exakt auf die Nullposition eingestellt, und auch in der sich daran anschließenden Normalverarbeitung wird eine exakte Drehungssteuerung des Zeigers 20 ausgeführt.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird außerdem demgegenüber die Bereitschaftssteuerungs-Unterverarbeitung ausgeführt, wenn die Differenz zwischen dem Referenzpunkt θb und dem Nullpunkt θ0 gleich dem dritten Phasenintervall ΔP3, das größer oder gleich der Summe des ersten Phasenintervalls ΔP1 zwischen dem Wartepunkt θw und dem Nullpunkt θ0 ist, und dem zweiten Phasenintervall ΔP2 ist, das der Summe des Betrags der Flankenspiele im Untersetzungsgetriebemechanismus G entspricht. In dieser Bereitschaftssteuerungs-Unterverarbeitung wird der Zeiger 20 infolge der direkten Veränderung des elektrischen Winkels vom Referenzpunkt θb, der der Nullposition des Zeigers 20 entspricht, in den Wartepunkt θw, anstatt in der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten hoch geschwenkt zu werden, in der Null-Rückstellrichtung X abwärts geschwenkt, wo er sich im Bereitschaftszustand befindet. Somit wird das zwischen den Zahnrädern 34, 36 und zwischen den Zahnrädem 35, 37 auf deren Eingriffseite vorliegende Flankenspiel BL, das in 13 dargestellt ist, zum Zeitpunkt der Drehung des Zeigers 20 in der Null-Rückstellrichtung X aufgehoben. Demzufolge erfolgt im Anschluss an die Null-Rückstellsteuerungs-Unterverarbeitung, ähnlich dem Ergebnis nach der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung, die Aktualisierung des Nullpunkts θ0 auf den entsprechenden Wert. In der Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung wird daher die Drehposition des Zeigers 20 exakt auf die Nullposition eingestellt, und auch in der sich daran anschließenden normalen Verarbeitung wird eine exakte Drehungssteuerung des Zeigers 20 ausgeführt. Darüber hinaus wird im Fall der Bereitschaftssteuerungs-Unterverarbeitung, die eine solche Wirkung erzeugt, das Flankenspiel BL aufgehoben, ohne dass der den Zeiger 20 wie in der Rückkehrsteuerungs-Unterverarbeitung aufwärts geschwenkt wird. Aufgrund dessen wird die in der Aufwärtsschwenkbewegung begründete eingeschränkte Attraktivität des Anzeigeinstruments 1 auf ein geringes Maß reduziert und die Verarbeitungszeit verkürzt. Gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird, ungeachtet der Phasenverschiebung des elektrischen Winkels, die der Nullposition des Zeigers 20 in Bezug auf den Nullpunkt θ0 entspricht, die Null-Rückstellsteuerung in einem Zustand gestartet, in dem das Flankenspiel zwischen den Zahnrädern auf deren Eingriffseite beseitigt ist. Somit wird eine entsprechende Aktualisierung auf den Nullpunkt θ0 realisiert, wodurch eine exakte Steuerung der Drehung des Zeigers 20 begünstigt wird. Wenn außerdem die Phase des elektrischen Winkels (θb), die der Nullposition des Zeigers 20 entspricht, weiter vom Nullpunkt θ0 als der Wartepunkt θw verschoben ist, so dass das dritte Phasenintervall ΔP3 größer oder gleich der Summe des ersten und des zweiten Phasenintervalls ΔP1, ΔP2 ist, indem bewirkt wird, dass der Zeiger 20 den Wartepunkt θw von dem elektrischen Winkel (θb), der der Nullposition entspricht, direkt erreicht, wird das Flankenspiel ohne Aufwärtsschwenkbewegung des Zeigers 20 in der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten beseitigt. Dabei ist die Rückkehrsteuerung, die bewirkt, dass der elektrische Winkel den Rückkehrpunkt θr erreicht, der sich vom Nullpunkt θ0 weiter entfernt befindet als der Wartepunkt θw, und der elektrische Winkel dann in die Position zurückkehrt, die dem Wartepunkt θw entspricht, auf den Zeitpunkt begrenzt, wenn sie benötigt wird. Demzufolge wird erreicht, dass das in der Aufwärtsschwenkbewegung des Zeigers 20 begründete beschränkt attraktive Erscheinungsbild des Anzeigeinstruments 1 auf ein geringes Maß reduziert und die Verarbeitungszeit verkürzt wird.
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Gemäß der Ausführungsform der Erfindung schlägt der Zeiger 20, der in der Null-Rückstellsteuerung infolge des verzögerten Übertragung der Drehbewegung des Schrittmotors M über den Untersetzungsmechanismus G in der Null-Rückstellrichtung X gedreht wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der Nullposition in der Null-Rückstellrichtung X an der Anschlagsposition an. Bei einer derartigen Null-Rückstellsteuerung kann es aufgrund der Erfassung des Werts der Induktionsspannung, der den Einstellwert Vth an dem der Anschlagsposition entsprechenden Nullpunkt θ0 überschreitet, infolge des Flankenspiels zwischen den Zahnrädem des Untersetzungsmechanismus G, die sich miteinander in Eingriff befinden, zu einer fehlerhaften Aktualisierung des Nullpunkts θ0 kommen. Demzufolge wird gemäß der Ausführungsform die Rückkehrsteuerung vor der Null-Rückstellsteuerung ausgeführt. Durch diese Rückkehrsteuerung wird der Zeiger 20 infolge der Steuerung der Ansteuerungssignale, die an den Feldwicklungen des Schrittmotors M anliegen, in der Richtung Y mit ansteigenden Geschwindigkeitswerten bis zum Rückkehrpunkt θr gedreht, und dann wird der Zeiger 20 infolge der Steuerung der Ansteuerungssignale bis zum Wartepunkt θw in die Null-Rückstellrichtung X zurückversetzt, so dass er sich dann am Wartepunkt θw in Bereitschaft befindet. Bei dem Rückkehrpunkt θr handelt es sich um den elektrischen Winkel, der in Bezug auf den Wartepunkt θw, vom dem aus die Null-Rückstellsteuerung gestartet wird, bis zu der dem Nullpunkt θ0 gegenüberliegenden Seite phasenverschoben ist. Durch die Rückkehrsteuerung vom Rückkehrpunkt θr zum Wartepunkt θw wird in der Null-Rückstellsteuerung das Flankenspiel zwischen den Zahnrädern des Untersetzungsmechanismus G an der Eingriffseite zwischen diesen Zahnrädern beseitigt. Aufgrund dieser Beseitigung des Flankenspiels wird gemäß der Null-Rückstellsteuerung der Eingriffzustand zwischen den Zahnrädern ausgehend vom Wartepunkt θw, bei dem es sich um einen Ausgangspunkt der Null-Rückstellsteuerung handelt, realisiert, so dass eine Drehzahl des Schrittmotors M eine angemessene Drehzahl erreicht, die den Ansteuerungssignalen entspricht. Demzufolge wird verhindert, dass die Erfassung der Induktionsspannung den Einstellwert Vth überschreitet, wenn der Zeiger 20 sich in die Anschlagsposition dreht. Somit wird der Nullpunkt θ0, der der Anschlagsposition entspricht, auf einen angemessenen Wert aktualisiert, und die Drehung des Zeigers 20 wird durch die Ansteuerungssignale basierend auf diesem Nullpunkt θ0 exakt gesteuert.
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Im Vorstehenden wird die Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht so zu interpretieren, dass sie ausschließlich auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt wäre, und sie kann auf verschiedene Ausführungsformen angewendet werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
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Es werden nun Modifizierungen der vorstehenden Ausführungsform beschrieben. Insbesondere kann dabei der Rückkehrpunkt θr derart eingestellt werden, dass das Phasenintervall zwischen dem Rückkehrpunkt θr und dem Wartepunkt θw größer als das zweite Phasenintervall ΔP2 ist, das der Summe des Betrags der Flankenspiele zwischen den Zahnrädern 34, 36 des Mechanismus G und zwischen den Zahnrädern 35, 37 des Mechanismus G entspricht. In dem Steuerungsfluss muss außerdem zumindest entweder die Synchronsteuerungs-Unterverarbeitung bei Schritt S1 oder die Korrektursteuerungs-Unterverarbeitung bei S17 nicht ausgeführt werden.
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Eine Vorrichtung zur direkten Eingriffnahme mit dem Zeiger 20 zum Stoppen des Zeigers 20 kann als die „Anschlageinrichtung“ verwendet werden. Was die A-Phasen- und B-Phasen-Ansteuerungssignale betrifft, kann es sich bei diesen, solange es sich dabei um Signale handelt, die mit einer Phasendifferenz von 90 Grad zueinander alternieren, auch um andere Signale als jene handeln, deren Spannung sich in Form einer Kosinus-Funktion oder Sinus-Funktion verändert, z. B. um Signale, die sich entsprechend der Form einer trapezförmigen Welle oder einer dreieckigen Welle verändern. Darüber hinaus kann der Fahrzeugzustandswert, der durch den Zeiger 20 angezeigt wird, z. B. eine Kraftstoffrestmenge, eine Kühlmitteltemperatur oder eine Motordrehzahl sein, solange es sich dabei um einen Wert handelt, der auf die verschiedenen Zustände des Fahrzeugs bezogen ist.
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Weitere Vorteile und Modifizierungen werden Fachleuten ohne Weiteres klar. Die Erfindung ist im weiterführenden Sinne daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, die repräsentative Vorrichtung und die veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die hierin gezeigt und beschrieben sind.
