(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステップモーター（１４）によって駆動される針（２０）を供給電圧（ＵＶ）の不足時に制御して戻す回路装置であって、
当該回路装置は前記ステップモーター（１４）を作動させる制御回路（１３）を有している形式のものにおいて、
前記針（２０）は補助回路（１９）によって針の零点（２３）まで動かされ、
当該補助回路（１９）は通常作動時には中央制御ユニット（１７）からまたはステップモーター（１４）の制御回路（１３）から結合素子（１８）によって減結合され、
前記補助回路（１９）は適切なフィードバック回路および振動子回路を備えたシフトレジスタまたはワンオブエヌ符号化カウンタを有する、
ことを特徴とする、ステップモーターによって駆動される針を供給電圧の不足時に制御して戻す回路装置。
【請求項２】
ステップモーター（１４）の制御回路（１３）に電力を供給する電源ユニット（Ｎ）が急峻な給電不足を示す信号（Ｕ５, Ｕ８またはＵＫ）を制御回路（１３）に出力すると、前記制御回路（１３）はステップモーター（１４）によって駆動される針（２０）を針の零点（２３）に動かし、
前記急峻な給電不足を示す信号（Ｕ５, Ｕ８またはＵＫ）は、電源ユニット（Ｎ）内に設けられたモード切替式電源（１）によってか、線形制御装置（９）によってか、または回路装置に加えられた動作電圧（ＵＢ）と設定された基準値（ＵＲ）とを比較するコンパレータ（Ｋ）によって出力される、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
少なくとも１つのバッファコンデンサ（１５）が前記電源ユニット（Ｎ）内に配置されている、請求項１または２記載の回路装置。
【請求項４】
前記針（２０）を駆動させるステップモータ（１４）は、全回路装置に対する中央制御ユニット（１７）によってか、または該中央制御ユニット（１７）と接続されている制御回路（１３）によって作動される、請求項１から３までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項５】
前記ステップモーター（１４）は、車両内の複合計器内のアナログディスプレイ装置（２２）の一部である針（２０）を駆動させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項６】
前記ディスプレイ装置（２２）は測定された可変の、車両の操作の信頼性に対して有意なものを示す、請求項５記載の回路装置。
【請求項７】
前記ディスプレイ装置（２２）は、トラックのブレーキ圧を示す、請求項６記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステップモーターによって駆動される針を供給電圧の不足時に制御して戻す(controlled return)回路装置に関する。ここでこの回路装置はステップモータを作動させる制御回路を有する。本発明は有利には、車両の複合計器内のアナログディスプレイ装置に関連して使用される。ここでこのディスプレイ装置は、測定された可変の、車両操作の信頼性に対して有意なもの（significant)を示す。このようなディスプレイ装置は例えば、トラック内の複合計器内のブレーキ圧のインジケーターである。
【０００２】
【従来の技術】
ステップモータによって駆動される針を有する車両用のアナログディスプレイ装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第３３２００８８号から公知である。このようなディスプレイ装置では、ステップモーター内の電磁的に駆動されるロータが針の軸を駆動させる。このような場合には駆動は、ほぼ常にステップダウン(step-down)駆動機構によって供給される。使用される駆動機構は、例えば時には多段設計でもあるスパーギヤ駆動機構およびウォーム駆動機構またはスピンドル駆動機構である。この駆動機構と永久磁石による設計のステップモーターのロータの自然抑制とによって、自身の原理の利点によって自身に戻りばねを有する交差されたコイル測定素子(crossed-coil measuring element)または可動コイル測定素子(moving-coil measuring element)によって駆動されるディスプレイ装置で行われるようには戻りばねは針をその零点（zero position)、またはディスプレイ装置上の目盛りに関してクリチカルではない(noncritical)他の指示値に戻すことができない。
【０００３】
それ故にステップモーターによって駆動される針を有するアナログディスプレイ装置は、遮断されたまたは非作動状態である定められたホームポジションを有していない。なぜならこのようなディスプレイ装置内のステップモーターによって駆動される針は、デジタルに計算された角度の増分を用いて位置決めされるからである。このためこの針は、ステップモーターの制御回路と相応してディスプレイ装置上の目盛りに関連する自身の零点に戻される必要もある。この針の位置決めは、例えばディスプレイ装置上の目盛りに正しい角度で設けられた、針の機械的な止めによってアシストされる。
【０００４】
急峻に起こったステップモーターの制御回路に対する突発的な供給電圧の不足状態（failure)時には（不足は搭載電源の過負荷によっても起こる）、通常はマイクロコントローラから成るこの制御回路はステップモーターによって駆動される針を零点か、またはディスプレイ装置上の目盛りに関してクリチカルではない他の表示値にまでに戻すのに必要な時間を有していない。これは針が、ディスプレイ装置上の目盛り上の選択された最後のポジションに留まることを意味する。しかしディスプレイ装置がこの時に、測定された可変的な、車両操作の信頼性に対して有意なものを示すのに使用されている場合、例えばトラックの複合計器内のブレーキ圧を示すディスプレイ装置である場合、供給電圧の不足時に針はクリチカルでない値を示す必要がある。それ故に示した実施例では、０barのブレーキ圧が示されなければならない。
【０００５】
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許公開第３３２００８８号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ステップモーターによって駆動される針を供給電圧の不足時に制御して戻す回路装置を提示することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題は、少なくともステップモーターの制御回路に対する供給電圧が少なくとも１つのバッファコンデンサによってバッファされ、少なくとも１つのバッファコンデンサのキャパシタンスは、少なくとも制御回路がステップモーターによって駆動される針をディスプレイ装置上の目盛りに関連する零点か、またはディスプレイ装置上の目盛りに関連するクリチカルでない他の指示値まで動かすまで、バッファコンデンサがステップモーターの制御回路に電力を供給するようなキャパシタンスである、ことを特徴とする、ステップモーターによって駆動される針を供給電圧の不足時に制御して戻す回路装置によって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この回路装置はとりわけ次のような特徴を有する。すなわち少なくともステップモーターに対する制御回路の供給電圧が少なくとも１つのバッファコンデンサによってバッファされ、少なくとも制御回路がステップモーターによって駆動される針をディスプレイ装置上の目盛りに関する零点かまたはディスプレイ装置上の目盛りに関するクリチカルではない他の指示値に動かし終わるまでバッファコンデンサが少なくともステップモーターに対する制御回路に電力を供給するようなキャパシタンスをこの少なくとも１つのバッファコンデンサが有することである。従属請求項は、解決方法のさらなる改善および発展に関する。
【０００９】
【実施例】
提案した解決方法を、４つの図を参照しながらより詳細に説明する。
【００１０】
本発明の実施例のように、図１には電源ユニットＮの簡易化されたブロック図が一点鎖線によって示されている。これは例えば車内の複合計器に対して使用される。このような電源ユニットＮはモード切替式電源１を有する。このモード切替電源の入力側２の車両の搭載電源からの動作電圧ＵＢは、ダイオード形式の極性反転保護デバイス３と、コンデンサから成るフィルタ素子４とを介してアースされるＧＮＤ。ここで示された実施例では、モード切替式電源１は入力側に印加される動作電圧ＵＢを、その出力側５で８ＶのＤＣ電圧に安定化させると仮定する。しかしこの切り替え式電源１は、動作電圧ＵＢの急峻な傾斜が原因でモード切替式電源１の出力側５に生じる電圧が８Ｖより降下した場合に、信号Ｕ８を生成するコントロール出力側６も有する必要がある。従ってモード切替式電源１は、所定の電圧閾値を下回る急峻な降下を検出する。ＧａＮタイプのＬＥＤのような複合計器内の幾つかの電子的なコンポーネントには、直接的に８Ｖの出力電圧が供給される必要がある。なぜならこれらのコンポーネントは高い電圧閾値を有しているのでそれより低い電圧では動作しないからである。このようなコンポーネントに電気を供給するために、モード切替式電源１は自身の下流側に設けられているタップ７を有する。しかし多数の回路が、モード切替式電源１の出力側５で使用可能なものより低い残留リプルを有する５Ｖに調整された完全に正確な供給電圧ＵＶを要求する。それ故に実際にはモード切替式電源１からの出力電圧はしばしば、減結合素子（decoupling element)８を介して線形制御装置９に供給される。この線形制御装置９の出力側１０で複合計器に設けられた種々異なる回路用の供給電圧ＵＶが取り出される。通常、複合計器内に含まれるステップモータ１４とその制御回路１３は、５Ｖの電圧が供給される回路または電気的なコンポーネントに属する。線形制御装置９もコントロール出力側１１を有することができる。このコントロール出力側は、出力側１０で生成されたＤＣ電圧が５Ｖを下回った場合に信号Ｕ５を生成する。
【００１１】
本発明では、少なくともステップモーター１４用制御回路１３に対する供給電圧ＵＶは、少なくとも１つのバッファコンデンサ１５によってバッファされる。少なくとも１つのバッファコンデンサ１５のキャパシタンスは、少なくとも制御回路１３がステップモータ１４によって駆動された針２０をディスプレイ装置２２上の目盛り２１に関連する零点２３かまたはディスプレイ装置上の目盛に関連するクリチカルでない他の指示値にまで動かすまでこのバッファコンデンサがステップモーター１４の制御回路１３に電力を供給するようなキャパシタンスである。ここでこのバッファコンデンサ１５を例えば、モード切替式電源１の出力側５に、または図１に破線で示されたバッファコンデンサ１５のように線形制御装置９の入力側に配置することができる。
【００１２】
ステップモーター１４の制御回路１３に対するこのバッファモードは、動作電圧ＵＢを複合計器内に配置されているステップモーター１４およびその制御回路１３の確実な動作に必要な所定の電圧閾値ＵＳより降下させる、車両の搭載電源内での故障が生じるか、またはステップモータ１４の制御回路１３に対する供給電圧ＵＶを複合計器内に配置されているステップモーター１４およびその制御回路１３の確実な動作に必要な所定の電圧閾値ＵＳより降下させる、電源ユニットＮ内での故障が生じるとすぐに始まる。なぜなら必要な供給電圧ＵＶを下回るこの降下がモード切替式電源１によってか、線形制御装置９によってか、またはこれら２つの回路によって識別されるからである。各コントロール出力側６および１１で生成された信号Ｕ８またはＵ５はステップモータ１４用の制御回路１３に供給される。これによって制御回路１３に、ステップモーター１４によって駆動される針２０を、ディスプレイ装置２２上の目盛り２１に関連する零点２３か、またはディスプレイ装置上の目盛りに関するクリチカルでないその他の指示値にまで動かすように命令が与えられる。
【００１３】
複合計器の設計に応じて、電力のバッファは線形制御装置９に接続されている全電気系統１６に作用するか、またはちょうどステップモーター１４とその制御回路１３に作用する。図１に示された実施例に対応する前者の設計の場合、線形制御装置９と接続されている電気系統１６が比較的小さい場合に有利である。すなわち電気系統の動作電流が、ステップモーター１４とその制御回路１３に対する動作電流に関して比較的低い場合である。電力のバッファがちょうどステップモーター１４とその制御回路１３に作用するようにされる第２の設計は、図２に示されている。この発展形態は、複合計器内に設けられた電気システム１６の残りの部分が、ステップモーター１４とその制御回路１３の動作電流に関して望ましくない高い動作電流を必要とするときに本発明を実装するのに選択される。他方でこの後者の設計は、次のような利点を有する。すなわちステップモーター１４によって駆動された針２０を緊急作動時に戻すという目的に限らずに電力緩衝が実際に使用可能であるという利点である。図２に示されているようにこの場合には、回路の経路が電源ユニットＮ内のモード切替式電源１の出力側５に配置され、線形制御装置９ａを介してステップモーター１４とその制御回路１３に対する給電経路と並列に、電気系統１６の残りの部分に電力を供給するのに用いられる。２つの本発明の実装の例ではデータラインＤは有利にはステップモーター１４の制御回路１３と、電力が電源ユニットＮから給電される電子システム１６とのあいだに設けられる。これは信号Ｕ８およびＵ５がステップモーター１４の制御回路１３に印加される緊急作動時にも、電気系統の残りの部分に影響を与える適切な測定を用いることができるようにするためである。このデータラインＤは、例えば電気系統１６内のエラーをステップモーター１４の制御回路１３に報告するために双方向性に設計されていてもよい。
【００１４】
しかし複合計器に対する電源ユニットＮには、モード切替式電源１または線形制御装置９が常に装備されているのではない。この場合、図３に示されているように少なくとも１つのバッファコンデンサ１５が複合計器に対する実際の電気入力回路素子(actual electrical input circuitry)内に設けられる、すなわち動作電圧ＵＢに対して接続される。ただしこのバッファコンデンサ１５が、この装置の入力側で生じる最大の動作電圧ＵＢ用に設計されているという条件付きでである。ステップモーター１４の制御回路１３に針を戻す命令を与えるために、印加された動作電圧ＵＢを設定された基準電圧ＵＲと比較するコンパレータＫが有利には電気入力回路素子内のポイントに設けられ、このコンパレータＫからの出力信号ＵＫが上述した実施例での信号U５およびU８と同じように、ステップモーター１４の制御回路１３に供給される。ステップモーター１４の制御回路１３を除いて、ディスプレイ装置上のパイロットランプおよび照明等の複合計器用電気系統１６内の他の全ての電気的負荷は、急峻な電気的な供給不足を示す信号U５、U８またはＵＫがトリガされると遮断される。これによってこの時点で少なくとも１つのバッファコンデンサ１５から導出される電力はできる限り、零点２３か、またはディスプレイ装置上の目盛りに関するクリチカルでないその他の指示値にまでステップモーター１４によって駆動された針２０を戻すことに使用される。
【００１５】
ステップモーター１４によって駆動された針２０を零点２３かまたはディスプレイ装置上の目盛りに関するその他のクリチカルでない指示値に実際に戻すことは、この場合には異なる方法によって行われる。第１にステップモーター１４のロータに対する電極マグネットの極性が迅速に交替する。これによってロータと接続された針２０は、例えばディスプレイ装置２２上の目盛り２１に垂直に位置付けられた機械的なストッパーまで連続して動き、零点２３かまたはディスプレイ装置上の目盛りに関するクリチカルでないその他の指示値をしるす。
【００１６】
他のデザインでは図４に示されているように、マイクロプロセッサ形式である中央制御ユニット１７が上位の制御タスクを実施するために複合計器用の電子回路装置内に設けられる。図１〜図３の図に示されたのと同じように、この中央制御ユニット１７には電源ユニットＮによって電力が供給される。この電源ユニットは線形制御装置９または９ａを有するかまたは有していないモード切替式電源１か、または複合計器に対する簡易な電気入力回路素子を含む。この中央制御ユニット１７は、それに接続されているステップモーター１４に対する、マイクロコントローラーを含む制御回路１３を有する。複合計器上の複数のディスプレイがステップモーターによって駆動される場合、ステップモーター１４がトラックのブレーキ圧等の測定された可変の、車両の操作の信頼性に対して有意なものを示すディスプレイ装置２２上の針２０を動かすのに用いられるとき、このステップモーター１４のみが独立した制御回路１３（例え中央制御ユニット１７と接続されている場合でも）を有する。給電不足を示す信号Ｕ５、Ｕ８またはＵＫがここで中央制御ユニット１７かまたはステップモーター１４に対する独立した制御回路１３に報告された場合、ステップモーター１４用の制御回路１３は一時的に中央制御ユニット１７から減結合され、コントロールされてステップモーター１４によって駆動される針２０を零点２３か、またはディスプレイ装置上の目盛りに関するクリチカルでないその他の指示値まで動かす。ここでこの制御回路は本発明と相応に間接的にまたは直接的に少なくとも１つのバッファコンデンサ１５によってバッファされる。
【００１７】
図４に、ステップモーター１４に対する制御回路１３と並列して配置された破線で示されているように、図１〜図３と同じように設けられた針２０は簡易な補助回路１９を用いて戻される。この補助回路は適切なフィードバック回路と振動子回路が備えられた例えばシフトレジスタまたはワンオブエヌ符号化カウンタを有し、エラーの無い作動時には結合素子１８によって中央制御ユニット１７または独立した制御回路１３から減結合される。この補助回路１９は、急峻な電気的な供給不足を示す信号Ｕ５Ｕ、Ｕ８またはＵＫが中央制御ユニット１７か、ステップモーター１４の制御回路１３か、または直接的に補助回路１９に加えられた時にステップモーター１４に作用するようにのみされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明性のある特徴を有する複合計器用電源をあらわす図であり、ここで電力緩衝は電源ユニットによって給電される全電気系統に作用する。
【図２】発明性のある特徴を有する複合計器用電源をあらわす図であり、ここで電力緩衝はステップモーターとその制御回路にのみ作用する。
【図３】簡素化された電源ユニットを有する複合計器をあらわす図である。
【図４】供給電圧の不足時の、ステップモーターによって駆動される針の非制御復帰機構（controlled return)の実装に対する２つの設計オプションをあらわす図である。
【符号の説明】
Ｎ  電源ユニット
Ｋ  コンパレータ
Ｄ  データライン
ＵＢ  動作電圧
ＵＲ  基準電圧
ＵＶ  供給電圧
Ｕ５, Ｕ８またはＵＫ  信号
１  モード切替式電源
２  モード切替式電源の入力側
３  極性反転保護デバイス
４  フィルタ素子
５  モード切替式電源の出力側
７  タップ
９  線形制御装置
９ａ  線形制御装置
１０  線形制御装置の出力側
１３  ステップモータの制御回路
１４  ステップモータ
１５  バッファコンデンサ
１６  電気系統
１７  中央制御ユニット
１８  結合素子
１９  補助回路
２０  針
２１  目盛り
２２  ディスプレイ装置
２３  零点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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