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Jedoch
wird aufgrund der Tatsache, dass der herkömmliche Drehmomentsensor angeordnet
ist zum einfachen Lokalisieren des Abdeckungselements zwischen einer
Erfassungsspule und dem abgedeckten Element, ein gewisses Magnetfeld
erzeugt, welches das Abdeckungselement umgeht. Dieses umgehende
Magnetfeld verringert eine Größe der Impedanzänderung
einer Spule gemäß der Verdrehgröße und verschlechtert
die Erfassungsgenauigkeit der Erfassung eines an einer Welle erzeugten
Drehmoments.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Drehmomentsensor zu schaffen, welcher eine hohe Erfassungsgenauigkeit der
Drehmomenterfassung durch Sperren eines Magnetfeldes gewährleistet,
welches einen Außenumfang
eines Abdeckungselements umgeht.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen
weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drehmomentsensors,
welcher für
eine elektrische Kraftlenkvorrichtung geeignet ist.
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2 eine
Querschnittsansicht des Drehmomentsensors des ersten Ausführungsbeispiels.
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3 eine
Vorderansicht eines abgedeckten Elements des Drehmomentsensors des
ersten Ausführungsbeispiels.
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4 eine
Querschnittsansicht in der Richtung von Pfeilen im wesentlichen
längs der
Linie IV-IV von 3.
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5 eine
perspektivische Ansicht des abgedeckten Elements des Drehmomentsensors
des ersten Ausführungsbeispiels.
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6 eine
Vorderansicht von Abdeckungselementen des Drehmomentsensors des
ersten Ausführungsbeispiels.
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7 eine
Querschnittsansicht in der Richtung von Pfeilen im wesentlichen
längs der
Linie VII-VII von 6.
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8 eine
Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Drehmomentsensors.
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9 eine
Vorderansicht der Abdeckungselemente des zweiten Ausführungsbeispiels.
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10 eine
Querschnittsansicht in der Richtung von Pfeilen im wesentlichen
längs der
Linie X-X von 9.
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11 eine
perspektivische Ansicht der Abdeckungselemente des zweiten Ausführungsbeispiels,
betrachtet von der Seite eines temperaturkompensatorseitigen Abdeckungselements.
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12 eine
perspektivische Ansicht der Abdeckungselemente des zweiten Ausführungsbeispiels,
betrachtet von der Seite eines drehmomentdetektorseitigen Abdeckungselements.
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13 eine
wesentliche Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Drehmomentsensors.
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14 eine
Vorderansicht der Abdeckungselemente des dritten Ausführungsbeispiels.
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15 eine
Querschnittsansicht in der Richtung von Pfeilen im wesentlichen
längs der
Linie XV-XV von 14.
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16 eine
Vorderansicht der Abdeckungselemente eines vierten Ausführungsbeispiels.
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17 eine
Querschnittsansicht in der Richtung von Pfeilen im wesentlichen
längs der
Linie XVII-XVII von 16.
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18 eine
wesentliche vergrößerte Ansicht der
Abdeckungselemente des Drehmomentsensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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19 eine
wesentliche vergrößerte Ansicht in
der Richtung des Pfeile A von 18.
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20 eine
Vorderansicht der Abdeckungselemente des Drehmomentsensors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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21 eine
Querschnittsansicht in der Richtung von Pfeilen im wesentlichen
längs der
Linie XXI-XXI von 20.
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22 eine
perspektivische Ansicht des abgedeckten Elements des Drehmomentsensors
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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23 eine
perspektivische Ansicht des abgedeckten Elements des anderen Ausführungsbeispiels.
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In 1 bis 7 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Drehmomentsensors 20 dargestellt.
Dieser Drehmomentsensor 20 wird hauptsächlich eingesetzt in einer
elektrischen Kraftlenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Wie
in 1 dargestellt, ist ein Lenkrad 22 mit
einem linken und einem rechten Vorderrad 30L und 30R über eine
Zahnstange 26a und ein Ritzel 26b einer Zahnstangen-Ritzel-Vorrichtung 26 verbunden.
Durch manuelles Drehen des Lenkrads 22 wird die Drehbewegung
des Lenkrads 22 umgewandelt in eine lineare Bewegung der
Zahnstange 26a durch die Zahnstangen-Ritzel-Vorrichtung 26.
Diese Umwandlung ermöglicht
ein Lenken des linken und des rechten Vorderrades 30L und 30R in
die gewünschte
Richtung. Ein Elektromotor 28 ist über ein Umsetzungsgetriebe 24 mit
dem Ritzel 26b verbunden, um eine Hilfskraft auf die Zahnstange 26a zusätzlich zu
der Lenkkraft anzuwenden, welche durch die manuelle Betätigung eines
Fahrers erzeugt wird.
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Ein
Mikrocomputer einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 44 am
Kraftfahrzeug steuert den Betrieb des Elektromotors 28 auf
der Grundlage eines Signals des Drehmomentsensors 20 zum
Er fassen der manuell erzeugten Lenkkraft. Diese Anordnung ermöglicht eine
Erzeugung der Hilfskraft für
die manuelle Lenkung durch den Elektromotor 28. Ferner
ist die ECU 44 verbunden mit einer Batterie 40 über ein
Relais 42 zur Ausfallssicherheit.
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Unter
Bezugnahme auf 2 bis 7 wird die
Struktur des in der elektrischen Kraftlenkvorrichtung eingesetzten
Drehmomentsensors 20 beschrieben.
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Wie
in 2 dargestellt, umfaßt der Drehmomentsensor 20 ein
Gehäuse,
eine Eingangswelle (zweite Drehwelle) 2, eine Ausgangswelle
(erste Drehwelle) 3, einen Torsionsstab (elastisches Element) 4,
ein abgedecktes Element 5, ein erstes Abdeckungselement
(drehmomentdetektorseitiges Abdeckungselement) 6, ein zweites
Abdeckungselement (temperaturkompensatorseitiges Abdeckungselement) 7,
eine Drehmomentdetektorspule (Detektorspule) 8, eine Temperaturkompensatorspule
(Detektorspule) 9, ein Ausgangswellenschneckenrad 10 und
eine Motorwellenschnecke 11.
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Genauer
sind die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 im
Gehäuse 1 über Lager 1a bzw. 1b koaxial
angeordnet und dadurch gelagert. Der Torsionsstab 4 ist
drehbar in ein Wellenloch 2a der Eingangswelle 2 eingesetzt.
Ein Endabschnitt des Torsionsstabs 4 ist befestigt an der
Eingangswelle 2 in dem Wellenloch 2a, und das
andere Ende des Torsionsstabs 4 ist kerbverzahnt mit einem
Wellenloch 3a der Ausgangswelle 3. Das Lenkrad 22 ist
verbunden mit der Eingangswelle 2, so dass die Lenkkraft des
Lernkrads 22 übertragen
wird auf die Zahnstangen-Ritzel-Vorrichtung 26,
die an einem Ende der Ausgangswelle 3 durch die Eingangswelle 2,
den Torsionsstab 4 und die Ausgangswelle 3 angebracht
ist. Ferner wird die Lenkkraft umgewandelt in die lineare Bewegung
der Zahnstange 26a und anschließend zum linken und rechten
Vorderrad 30L und 30R übertragen.
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Das
Abdeckungselement 5 besteht aus einem magnetischen Material,
wie etwa Eisen, und bildet einen Magnetpfad für ein Magnetfeld, welches durch
die Drehmomentdetektorspule 8 und die Temperaturkompensatorspule 9 erzeugt
wird. Ein Innenumfang des abgedeckten Elements 5 ist befestigt
an einem obersten Ende des Außenumfangs
der Ausgangswelle 3 im Gehäuse 1. Wie in 3 bis 5 dargestellt,
umfaßt
das abgedeckte Element 5 ein axiales Mittenloch 53 und
eine Vielzahl von Ausschnittabschnitten 51, welche um das
axiale Mittenloch 53 in vorbestimmten Winkeln ausgebildet
sind. Der Winkel jedes Ausschnittabschnitts 51 beträgt generell
das Dreifache eines Winkels jedes der acht verbleibenden Abschnitte
(nicht ausgeschnittener Abschnitte) 52.
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Die
Drehmomentdetektorspule 8 erfasst ein Drehmoment, welches
zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 auf
der Grundlage einer Impedanzänderung
infolge der relativen Drehverschiebung zwischen de abgedeckten Element 5 und dem
ersten Abdeckungselement 6 erzeugt wird. Die Drehmomentdetektorspule 8 ist
befestigt an einer Innenfläche
des Gehäuses 1 in
einem Zustand, in welchem die Drehmomentdetektorspule 8 mit
einer eingangswellenseitigen Ebene des abgedeckten Elements 5 in
die Axialrichtung weist. Diese Anordnung erzeugt das Magnetfeld
in dem Magnetpfad des abgedeckten Elements 5.
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Die
Temperaturkompensatorspule 9 korrigiert eine Schwankung
des Erfassungswerts des Drehmoments, wobei die Schwankung bewirkt
wird durch die Änderung
der Temperatur, wenn die Drehmomentdetektorspule 8 das
Drehmoment erfasst. Die Temperaturkompensatorspule 9 ist
befestigt an einem Innenumfang des Gehäuses 1 in einem Zustand,
in welchem die Temperaturkompensatorspule 9 mit einer ausgangswellenseitigen
Ebene des abgedeckten Elements 5 im Gehäuse 1 in die Axialrichtung
weist. Diese Anordnung erzeugt das Magnetfeld in dem Magnetpfad
des abgedeckten Elements 5.
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Das
erste Abdeckungselement 6 ist zwischen dem abgedeckten
Element und der Drehmomentdetektorspule 8 derart angebracht,
dass der Innenumfang des ersten Abdeckungselements 6 an der
Eingangswelle 2 befestigt ist. Wie in 6 und 7 dargestellt,
umfaßt
das erste Abdeckungselement 6 ein axiales Mittenloch 64 und
eine Vielzahl von Ausschnittabschnitten (Fensterabschnitten) 61, welche
um das axiale Mittenloch 64 ausgebildet sind. Die Ausschnittabschnitte 61 sind
um das axiale Mittenloch 64 in vorbestimmten Winkeln angeordnet, welche
den Winkeln der Ausschnittabschnitte 51 des abgedeckten
Elements 5 entsprechen. Ferner sind nicht ausgeschnittene
Abschnitte 62 um das axiale Mittenloch 64 in vorbestimmten
Winkeln ausgebildet, welche die gleichen sind wie die Winkel der
Ausschnittabschnitte 61. Das heißt, durch Erfassen der Änderung
einer Überlappungsgröße der Ausschnittabschnitte 61 und
der nicht ausgeschnittenen Abschnitte 62 des ersten Abdeckungselements 6 mit den
Ausschnittabschnitten 51 und den nicht ausgeschnittenen
Abschnitten 52 des abgedeckten Elements 5 auf
der Grundlage der Impedanzänderung wird
das Drehmoment erfasst. Daher besteht das erste Abdeckungselement 6 aus
einem elektrisch leitenden und nicht magnetischen Material, wie
etwa Aluminium.
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Das
zweite Abdeckungselement 7 ist zwischen dem abgedeckten
Element 5 und der Temperaturdetektorspule 9 angeordnet,
so dass der Innenumfang des zweiten Abdeckungselements 7 an
der Ausgangswelle 3 befestigt ist. Wie in 6 und 7 dargestellt,
umfaßt
das zweite Abdeckungselement 7 ein axiales Mittenloch 74 und
eine Vielzahl von Ausschnittabschnitten (Fensterabschnitten) 71, welche
um das axial Mittenloch 74 in vorbestimmten Winkeln entsprechend
den Winkeln der Ausschnittabschnitte 51 des abgedeckten
Elements 5 ausgebildet sind. Ferner sind nicht ausgeschnittene
Abschnitte 72 um das axiale Mittenloch 74 in vorbestimmten Winkeln
ausgebildet, welche die gleichen sind wie die Winkel der Ausschnittabschnitte 71.
Das heißt,
das zweite Abdeckungselement 7 ist derart angeordnet, dass
ein konstanter Impedanzwert, welcher als Bezugswert dient, erhalten
wird durch Einstellen der Überlappungsgröße der Änderung
einer Überlappungsgröße der Ausschnittabschnitte 71 und
der nicht ausgeschnittenen Abschnitte 72 des zweiten Abdeckungselements 7 mit
den Ausschnittabschnitten 51 und den nicht ausgeschnittenen
Abschnitten 52 des abgedeckten Elements 5. Unter
Bezugnahme auf den Referenzwert des Impedanzwerts des zweiten Abdeckungselements 7 erhält man den
temperaturkompensierten Drehmomentwert aus einer Differenz zwischen
dem Referenzwert und dem Impedanzwert, erfasst durch die Drehmomenterfassungsspule 8.
Daher besteht das Temperaturkompensator-Abdeckungselement 7 aus
einem elektrisch leitenden und nicht magnetischen Material, wie
etwa Aluminium.
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Außenzylinder 63 und 73,
welche längs
des äußersten
Umfangs des abgedeckten Elements 5 verlaufen, sind an den
Außenumfangsabschnitten des
ersten Abdeckungselements 6 und des zweiten Abdeckungselements 7 ausgebildet.
Eine Axialbreite (Axialmaß)
des abgedeckten Elements 5 ist größer als die Summe einer Axialbreite
des ersten Abdeckungselements 6 und einer Axialbreite (Axialmaß) des zweiten
Abdeckungselements 7. Dementsprechend dient das abgedeckte
Element 5 dazu, zu verhindern, dass das Magnetfeld, welches
an der Temperaturdetektorspule 9 bzw. der Drehmomentdetektorspule 8 erzeugt
wird, die Änderung
einer Impedanz der Drehmomentdetektorspule 8 bzw. der Temperaturdetektorspule 9 beeinträchtigt.
Ferner dient das abgedeckte Element 5 als Magnetpfad sowohl für das magnetische
Feld der Temperaturdetektorspule 9 als auch für das Magnetfeld
der Drehmomentdetektorspule 8.
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6 zeigt
eine Positionsbeziehung zwischen dem ersten Abdeckungselement 6 und
dem zweiten Abdeckungselement 7 in einem Zustand, in welchem
kein Drehmoment (Null-Drehmoment) auf die Eingangswelle 2 ausgeübt wird.
Genauer sind in diesem Null-Drehmoment-Zustand
die Ausschnittabschnitte 61 des ersten Abdeckungselements 6 bezüglich der
Ausschnittabschnitte 71 des zweiten Abdeckungselements 7 um
22,5° im
Drehwinkel versetzt. Anders ausgedrückt sind das abgedeckte Element 5,
das erste Abdeckungselement 6 und das zweite Abdeckungselement 7 derart
angeordnet, dass die nicht ausgeschnittenen Abschnitte 52 des abgedeckten
Elements 5 sowohl mit den nicht ausgeschnittenen Abschnitten 62 des
ersten Abdeckungselements 6 als auch mit den nicht ausgeschnittenen Abschnitten 72 des
zweiten Abdeckungselements 7 gerade überlappen.
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Nachfolgend
werden die Wirkungsweise und der Vorteil des Drehmomentsensors 20 des
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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In
dem in 6 dargestellten Null-Drehmoment-Zustand werden
die Magnetfelder der Drehmomentdetektorspule 8 und der
Temperaturdetektorspule 9 durch die nicht ausgeschnittenen
Abschnitte 62 und 72 des Drehmomentdetektor-Abdeckungselements 6 und
des zweiten Abdeckungselements 7 vollständig unterbrochen. Daher tendiert
eine Differenz zwischen den Impedanzwerten der Drehmomentdetektorspule 8 und
der Temperaturdetektorspule 9 nach Null (Drehmomentwert
ist Null).
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Als
nächstes
wird, wenn eine Rotationskraft (Drehmoment) auf die Eingangswelle
ausgehend von dem Null-Drehmoment-Zustand, dargestellt in 6, ausgeübt wird,
der Torsionsstab 4 gemäß der Drehmomentgröße während der
Betätigung
verdreht, so dass die Rotationskraft der Eingangswelle 2 über den Torsionsstab 4 auf
die Ausgangswelle 3 übertragen wird.
Diese Verdrehbewegung erzeugt eine Relativdrehung zwischen dem abgedeckten
Element 5 und dem ersten Abdeckungselement 6.
Genauer wird das abgedeckte Element 5 in eine Richtung
gedreht, in welcher die nicht ausgeschnittenen Abschnitte 52 des
abgedeckten Elements 5 mit den Ausschnittabschnitten 61 des
Drehmomentdetektor-Abdeckungselements 6 überlappen.
Dementsprechend wird der durch die Drehmomentdetektorspule 8 erfasste
Impedanzwert, gemäß dieser
Relativdrehung zwischen dem abgedeckten Element 5 und dem
Drehmomentdetektor-Abdeckungselement 6 geändert. Daher
wird es möglich,
den bezüglich
der Temperatur kompensierten Drehmomentwert durch Erfassen einer
Differenz zwischen dem Impedanzwert, erfasst durch die Drehmomentdetektorspule 8,
und einem konstanten Impedanzwert (welcher als Referenz dient),
erfasst durch die Temperaturdetektorspule 9, jederzeit
zu erfassen.
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Außenzylinderabschnitte 63 und 73,
welche längs
der Außenumfangsfläche des
abgedeckten Elements 5 verlaufen, sind an Außenumfangsabschnitten
des ersten Abdeckungselements 6 bzw. des zweiten Abdeckungselements 7 ausgebildet. Diese
Außenzylinderabschnitte 63 und 73 können beinahe
vollständig
die Magnetfelder unterbrechen, welche die Außenumfänge des ersten Abdeckungselements 6 und
des zweiten Abdeckungselements 7 umgehen. Dementsprechend
ist die Genauigkeit der Drehmomenterfassung durch diese Anordnung
verbessert.
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Nachfolgend
werden weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
erläutert.
Bei der Erläuterung
der weiteren Ausführungsbeispiele
werden Teile, welche die gleichen sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel,
durch die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet, und deren Erläuterung
wird ausgelassen. Lediglich Teile, welche verschieden sind von Teilen
des ersten Ausführungsbeispiels,
werden beschrieben.
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In 8 bis 12 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Drehmomentsensors 20 dargestellt.
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Im
Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel,
welches derart angeordnet ist, dass ein Innenumfangsabschnitt des
zweiten Abdeckungselements 7 an der Ausgangswelle 3 befestigt
ist und beide Teile einstückig
mit dem abgedeckten Element 5 drehen, welches an der Ausgangswelle 3 befestigt
ist, ist das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ausdrücklich in
dem ersten und dem zweiten Abdeckungselement 6 und 7 angeordnet.
Genauer ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ein Innenumfangsabschnitt des zweiten Abdeckungselements 7 nicht an
der Ausgangswelle 3 befestigt, und der Außenzylinderabschnitt 73 verläuft ferner
längs des
Außenumfangs
des abgedeckten Elements 5. Ferner ist der Außenzylinderabschnitt 73 einstückig verbunden
mit dem Außenzylinderabschnitt 63 des
Drehmomentdetektor-Abdeckungselements 6. Daher dreht sich
das zweite Abdeckungselement 7 einstückig mit dem ersten Abdeckungselement 6.
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Wie
in 9 dargestellt, sind die Ausschnittabschnitte 61 des
ersten Abdeckungselements 6 bezüglich der Ausschnittabschnitte 71 des
zweiten Abdeckungselements 7 um 22,5° im Drehwinkel versetzt. Ferner
sind, wenn ein Null-Drehmoment auf die Eingangswelle 2 ausgeübt wird,
das abgedeckte Element 5, das erste Abdeckungselement 6 und
das zweite Abdeckungselement 7 derart angeordnet, dass
die nicht ausgeschnittenen Abschnitte 52 des abgedeckten
Elements 5 sowohl mit den nicht ausgeschnittenen Abschnitten 62 des
ersten Abdeckungselements 6 als auch mit den nicht ausgeschnittenen Abschnitten 72 des
zweiten Abdeckungselements 7 jeweils gerade überlappen, ähnlich wie
bei der Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels. Ferner ist das
zweite Abdeckungselement 7 derart angeordnet, dass achsnahe
Seiten der Ausschnittabschnitte 71 sich in Kontinuität mit dem
axialen Mittenloch 74 befinden, wie in 11 dargestellt.
Diese Anordnung der Ausschnittabschnitte 71 ermöglicht ein
Einführen des
abgedeckten Elements 5 in einen Raum zwischen dem ersten
Abdeckungselement 6 und dem zweiten Abdeckungselement 7 durch
den Ausschnitt, welcher die Ausschnittabschnitte 71 und
das axial Mittenloch 74 enthält.
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Nachfolgend
wird die Wirkungsweise und der Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Wenn
der Drehmomentsensor 20 des zweiten Ausführungsbeispiels
in den Null-Drehmomentzustand versetzt wird, so unterbrechen die
Magnetfelder der nicht ausgeschnittenen Abschnitte 62 und 72 des
ersten Abdeckungselements 6 und des zweiten Abdeckungselements 7 beinahe
vollständig
die Magnetfelder. Daher wird eine Differenz zwischen den Impedanzwerten
der Drehmomentdetektorspule 8 und der Temperaturdetektorspule 9 beinahe
gleich Null (Drehmomentwert gleich Null).
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Als
nächstes
wird, wenn die Rotationskraft (Drehmoment) ausgehend von dem Null-Drehmomentzustand
auf die Eingangswelle 2 ausgeübt wird, der Torsionsstab 4 gemäß der Drehmomentgröße während einer Übertragung
der Rotationskraftkraft der Eingangswelle 2 auf die Ausgangswelle 3 über den
Torsionsstab 4 verdreht. Daher wird die Relativdrehung
zwischen dem abgedeckten Element 5 und dem ersten Abdeckungselement 6 erzeugt.
Das abgedeckte Element 5 erfährt eine Relativdrehung in der
Richtung, in welcher die nicht ausgeschnittenen Abschnitte 52 des
abgedeckten Elements 5 mit Ausschnittabschnitten 62 des
ersten Abdeckungselements 6 überlappen. Dementsprechend
wird der durch die Drehmomentdetektorspule 8 erfaßte Impedanzwert
gemäß der Relativdrehungsgröße geändert. Ferner
wird, im Gegensatz dazu, das abgedeckte Element 5 in der
Richtung gedreht, in welcher die nicht ausgeschnittenen Abschnitte 52 des
abgedeckten Elements 5 mit den nicht ausgeschnittenen Abschnitten 72 des
zweiten Abdeckungselements 7 überlappen. Dementsprechend
werden die Impedanzwerte der Drehmomentdetektorspule 8 und
der Temperaturdetektorspule 9 in der Plusrichtung bzw. der
Minus richtung ausgehend von dem Nulldifferenz-Impedanzzustand geändert.
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Daher
wird es durch Erfassen einer Differenz zwischen dem durch den Drehmomentdetektor 8 erfaßten Plusrichtungsimpedanzwert
und dem durch die Temperaturdetektorspule 9 erfaßten Minusrichtuntsimpedanzwert
möglich,
den temperaturkompensierten Drehmomentwert jederzeit zu erfassen.
Ferner ist es möglich,
einen großen
Wert als einen Differenzwert zwischen den Impedanzwerten zu erhalten, welche
durch die Drehmomentdetektorspule 8 und die Temperaturdetektorspule 9 erfaßt werden.
Genauer ist der Betrag dieses großen Wertes ein Zweifaches des
Wertes des ersten Ausführungsbeispiels. Daher
wird es möglich,
die Genauigkeit der Drehmomenterfassung weiter zu verbessern.
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Ferner
ist es aufgrund der Tatsache, dass es möglich ist, das erste Abdeckungselement 6 und
das zweite Abdeckungselement 7 infolge der einstückigen Verbindung
zwischen den Außenzylinderabschnitten 63 und 73 einstückig auszubilden,
möglich, die
Anzahl der Bauteile zu verringern, so dass die Herstellkosten des
Drehmomentsensors gesenkt werden können. Außerdem kann infolge der Ausschnittstruktur
von Ausschnittsabschnitten 71, welche sich in Kontinuität mit dem
axialen Mittenloch befindet, das abgedeckte Element 5 in
den Raum zwischen dem ersten Abdeckungselement 6 und dem zweiten
Abdeckungselement 7 eingeführt werden. Bei dieser Anordnung
wird es möglich,
dass das zweite Abdeckungselement 7 (welches mit dem ersten
Abdeckungselement 6 einstückig ist) bzw. das abgedeckte
Element 5 an der Eingangswelle 2 bzw. der Ausgangswelle 3 befestigt
ist, und das jeweils andere des Abdeckungselements 7 bzw.
des abgedeckten Elements 5 an der jeweils anderen der Eingangswelle 2 bzw.
der Ausgangswelle 3 befestigt ist. Diese Installationsflexibilität erleichtert
den Montagevorgang des Drehmomentsensors 20.
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In 13 bis 15 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Drehmomentsensors 20 dargestellt.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
ist eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels. Genauer ist
der Drehmomentsensor 20 des dritten Ausführungsbeispiels
derart angeordnet, dass der Außenzylinderabschnitt 73 des
zweiten Abdeckungselements 7 nicht einstückig mit
dem Außenzylinderabschnitt 63 des
ersten Abdeckungselements 6 ausgebildet ist, und dass der
Außenzylinderabschnitt 73 mit
dem Außenzylinderabschnitt 63 längs der
Außenumfangsfläche des
abgedeckten Elements 5 überlappt,
so dass diese einstückig
miteinander verbunden sind, wie in 13 dargestellt,
im Gegensatz zu der Anordnung des zweiten Ausführungsbeispiels, bei welcher
der Innenumfang des zweiten Abdeckungselements 7 nicht
an der Ausgangswelle 3 befestigt ist und der Außenzylinderabschnitt 73 des
zweiten Abdeckungselements 7 einstückig mit dem Außenzylinderabschnitt 63 des
ersten Abdeckungselements 6 verbunden ist, so dass das
zweite Abdeckungselement 7 sich einstückig mit dem ersten Abdeckungselement 6 dreht.
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Dementsprechend
sind, obwohl das dritte Ausführungsbeispiel
den Vorteil der verringerten Herstellkosten infolge der verringerten
Anzahl von Bauteilen nicht gewährleisten
kann, die anderen Vorteile des zweiten Ausführungsbeispiels gewährleistet.
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In 16 bis 19 ist
ein viertes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Drehmomentsensors 20 dargestellt.
Das vierte Ausführungsbeispiel
ist eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels.
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Der
Drehmomentsensor 20 des vierten Ausführungsbeispiels ist ausdrücklich derart
angeordnet, dass Verstärkungsrippen 75 auf
den nicht ausgeschnittenen Abschnitten 72 in gleichen Ab schnitten ausgebildet
sind. Genauer stehen die Verstärkungsrippen 75 ausgehend
von den Innenflächen
der nicht ausgeschnittenen Abschnitte 72 hin zum abgedeckten
Element 5 derart vor, dass sie die Temperaturdetektorspule 9 nicht
berühren.
Ferner sind die Verstärkungsrippen 75 an
einer Position angeordnet, an welcher die nicht ausgeschnittenen
Abschnitte 52 des abgedeckten Elements 5 nicht
in Berührung
mit den Verstärkungsrippen 75 sind,
solange das zweite Abdeckungselement 7 und das abgedeckte
Element 5 innerhalb der Relativdrehungsbereiches W gedreht werden.
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Bei
dieser Anordnung der Verstärkungsrippen 75 an
den nicht ausgeschnittenen Abschnitten 72 des zweiten Abdeckungselements 7 sind
die nicht ausgeschnittenen Abschnitte 72, welche nicht
an der Ausgangswelle 3 befestigt sind und durch die Ausschnittabschnitte 71 geteilt
sind, welche sich in Kontinuität
mit dem AchsMittenloch 74 befinden, verstärkt. Daher
ist die Strukturfestigkeit des zweiten Abdeckungselements 7 ohne
Verlängern
der Abstände zwischen
der Temperaturdetektorspule 9 und dem abgedeckten Element 5 und
ohne Vergrößern einer Dicke
des zweiten Abdeckungselements 7 verbessert.
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Unter
Bezugnahme auf 20 bis 21 wird
der Drehmomentsensor 20 eines fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
beschrieben. Das fünfte
Ausführungsbeispiel
ist eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels.
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Im
Gegensatz zu der Anordnung des dritten Ausführungsbeispiels, bei welchem
der Außenzylinderabschnitt 73 des
zweiten Abdeckungselements 7 mit dem Außenzylinderabschnitt 63 des
ersten Abdeckungselements 6 um das abgedeckte Element 5 überlappt,
ist der Drehmomentsensor 20 des fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
hinsichtlich des Außenzylinderabschnitts 63 genau
angeordnet. Genauer ist beim fünften
Ausführungsbeispiel der
Außenzylinderabschnitt 63 des
ersten Ab deckungselements 6 weiter verlängert, so dass er als Außenzylinderabschnitt 73 des
zweiten Abdeckungselements 7 dient, und ein ringförmiger Stufenabschnitt 63a ist
an einem Spitzenendabschnitt des Außenzylinderabschnitts 63 ausgebildet.
Ferner ist das zweite Abdeckungselement 7 von einer Scheibenform
fest an dem ringförmigen
Stufenabschnitt 63a angebracht.
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Bei
dieser Anordnung des fünften
Ausführungsbeispiels
werden die durch das dritte Ausführungsbeispiel
gewonnenen Vorteile ebenfalls gewährleistet.
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In 22 ist
ein sechstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Drehmomentsensors 20 dargestellt.
Das sechste Ausführungsbeispiel zeigt
eine Abwandlung des ersten, dritten, vierten und fünften Ausführungsbeispiels.
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Der
Drehmomentsensor 20 des sechsten Ausführungsbeispiels ist ausdrücklich derart
angeordnet, dass Elemente 54, welche aus einem elektrisch
leitenden und nicht magnetischen Material, wie etwa Aluminium, bestehen,
an den Ausschnittabschnitten 51 des abgedeckten Elements 5 jeweils
angeordnet sind, wie in 22 dargestellt.
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Bei
dieser Anordnung des sechsten Ausführungsbeispiels wird ein Teil
des Magnetflusses, welcher durch die Ausschnittabschnitte 51 zu
führen
ist, als Magnetfluß infolge
eines Wirbelstroms der nicht magnetischen Elemente 54 reflektiert.
Dementsprechend wird die Änderung
der durch die Temperaturdetektorspule 9 erfaßten Impedanz
durch die Reflexionsgröße des Magnetflusses
erhöht.
Daher ermöglicht
diese Anordnung eine Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit des
Drehmoments.
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Obwohl
das sechste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel
derart dargestellt und beschrieben wurde, dass das abgedeckte Element 5 und
sowohl das erste als auch das zweite Abdeckungselement 6 und 7 in
einer Scheibenform ausgebildet sind und längs der Axialrichtung angeordnet
sind, sind das abgedeckte Element 501 und das Abdeckungselement
(nicht dargestellt) in einer Zylinderform ausgebildet durch Anordnen
des nicht magnetischen Elements 503 in den Ausschnittabschnitten 502,
wie in 23 dargestellt, und sind in
der Diametralrichtung gegenüberliegend.
Eine solche Anordnung des abgedeckten Elements 503 gewährleistet
die durch die anderen Ausführungsbeispiele
gewonnenen Vorteile.
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Obwohl
die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele
auf der Grundlage der Zeichnungen dargestellt und beschrieben wurden,
ist deren konkreter Aufbau nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt
und kann hinsichtlich der Gestaltung geändert werden, ohne von Wesen
und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise
ist die Erfindung, obwohl die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele
dargestellt und beschrieben wurden als angewandt auf einen Drehmomentsensor
einer elektrischen Kraftlenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, nicht
darauf beschränkt
und kann auf andere Vorrichtungen zur Erfassung eines an einer Drehwelle
erzeugten Drehmoments angewandt werden.
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Ferner
können,
obwohl die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele derart dargestellt
und beschrieben wurden, dass die Ausschnittabschnitte 51 des
abgedeckten Elements 5 derart ausgebildet sind, dass eine
Durchdringung in der Axialrichtung erfolgt, die Ausschnittabschnitte 51 als
Nuten ausgebildet sein. Ferner können,
obwohl die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele derart dargestellt
und beschrieben wurden, dass das Abdeckungselement 6 an
der Eingangswelle 2 und das abgedeckte Element 5 an
der Ausgangswelle 3 angebracht ist, diese umgekehrt derart
angebracht sein, dass das Abdeckungselement 6 an der Ausgangswelle 3 und
das abgedeckte Element 5 an der Eingangswelle 2 angebracht
ist.
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Der
gesamte Inhalt der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2000-310774 ,
eingereicht am 11. Oktober 2000 in Japan, ist hierin durch Verweis
enthalten.
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Zusammenfassend
betrifft die vorliegende Erfindung einen Drehmomentsensor, bestehend
aus einer Drehmomenterfassungsspule zum Erfassen eines zwischen
einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle erzeugten Drehmoments
durch Erfassen einer Änderung
einer Relativdrehposition zwischen einem Abdeckungselement, welches
an der Eingangwelle befestigt ist, und einem abgedeckten Element,
welches an der Ausgangswelle befestigt ist, als eine Änderung
einer Impedanz einer Drehmomenterfassungsspule. Das Abdeckungselement
befindet sich zwischen dem abgedeckten Element und der Drehmomenterfassungsspule
und umfasst einen Außenzylinderabschnitt,
welcher ausgehend von einem Außenumfang
des Abdeckungselements längs
einer Umfangsfläche
des abgedeckten Elements verläuft.