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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ, die einen Drehwinkel eines sich drehenden zu messenden Objekts unter Verwendung eines Permanentmagneten und eines Drehwinkelsensors mit einem magnetfeldabhängigen Widerstandselement erfasst.
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Vor dem Hintergrund einer Verbesserung bezüglich einer Haltbarkeit und einer höheren Auflösung bezüglich einer Erfassungsgenauigkeit ist es ein neuester Trend, dass sich Drehwinkel-Erfassungsvorrichtungen, wie beispielsweise eine Vorrichtung zum Erfassen einer Drosselklappenöffnung eines Einlass-Steuerungssystems bzw. -Regelungssystems eines Verbrennungsmotors, zu einem kontaktfreien Typ geändert haben. Momentan sind verschiedene Typen von Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ vorgeschlagen worden. Es ist öffentlich bekannt, dass bei Drehwinkel-Erfassungsvorrichtungen vom kontaktfreien Typ ein Hallelement oder ein magnetfeldabhängiges Widerstandselement (MR-Element = magnetoresistance element) verwendet wird.
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Aus
DE 40 14 885 A1 ist ein Drehwinkelaufnehmer bekannt, der einen Drehwinkelsensor zum Erfassen des Drehwinkels einer drehbaren Welle aufweist, wobei der Drehwinkelsensor eine Vielzahl von Blöcken magnetoresistiver Elemente aufweist, sowie ein Magnetelement mit einem Paar von Magnetpolen, von denen jeweils einer einem seitlichen Ende eines Substrats gegenüber liegen, auf denen sich die magnetoresistiven Elementen befinden.
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Aus
DE 41 23 131 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung zum Bereitstellen eines von einem Drehwinkel linear abhangigen, elektrischen Ausgangssignals bekannt, wobei die Differenz des magnetischen Potentials zwischen zwei, einander geometrisch gegenüberliegenden Punkten in zwei Zweigen eines von einem magnetischen Fluss gleichsinnig durchsetzten, rotationssymmetrischen, geschlossenen magnetischen Systems in einem eingeschränkten Winkelbereich als Maß für den Drehwinkel dient.
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Aus
EP 1 061 341 A2 ist ein Winkelpositionsdetektor bekannt, bei dem ein Permanentmagnet auf einer Seitenfläche eines Rotorkerns befestigt ist, die mit einem Erfassungszielobjekt rotiert. Die dort beschriebene Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass ein magnetischer Fluss durch einen Luftspalt zwischen dem zylindrischen Teil und dem Statorkern entlang einer radialen Richtung fließt, wobei ein magnetischer Flusserfassungsluftspaltteil derart gebildet ist, dass ein Mittenteil des Statorkerns in eine entgegengesetzte Richtung durchgreift. Das Messsystem beruht auf der Verwendung eines Hall-Sensors.
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Bei einer herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ, die in der japanischen Patentveröffentlichung
JP H06-93921 A offenbart ist, sind mehrere Drehwinkelsensoren (nicht drehbare Elemente) gegenüber von Permanentmagneten (drehbaren Elementen) angeordnet, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Bei dieser bekannten Anordnung macht es, obwohl eine Drehwinkelsensorausgabe im Fall eines Verwendens von nur einem Drehwinkelsensor (Hallelement) nichtlinear ausgegeben wird, ein Verwenden von mehreren Drehwinkelsensoren möglich, eine Linearität auf solche Weise sicherzustellen, dass ein Drehwinkelsensor derart beurteilt wird, dass er bei einem spezifischen Winkel linear ausgibt, um dadurch die Ausgabe umzuschalten. Jedoch sind zum Urteilen über das Umschalten und zum Erfassen des Drehwinkels mehrere Drehwinkelsensoren erforderlich, was in einem Problem einer Kostenerhöhung resultiert.
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Bei einer anderen herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ die in der japanischen Patentveröffentlichung
JP H09-72706 A offenbart ist, ist ein weichmagnetisches Material (nicht drehbares Element) mit einem Drehwinkelsensor (Hallelement) in der Mitte von Permanentmagneten (drehbaren Elementen) angeordnet, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Es ist jedoch schwierig, eine Dichte eines Magnetflusses zu stabilisieren, der durch den Drehwinkelsensor durch das weichmagnetische Material läuft, wenn sich die Permanentmagnete drehen, und es ist nicht möglich, eine Linearität sicherzustellen. Anders ausgedrückt existiert ein derartiges Problem, dass der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem weichmagnetischen Material keine Linearität in Bezug auf den Drehwinkel hat. Darüber hinaus kann dann, wenn die Drehrichtung umgekehrt wird, um dadurch den Magnetfluss umzukehren, der durch das weichmagnetische Material läuft, eine magnetische Hysterese eine weitere Verschlechterung bezüglich einer Linearität verursachen, was ein weiteres Problem darstellt.
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Die japanische Patentveröffentlichung
JP 2001 317909 A offenbart eine Struktur einer herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ. Bei dieser herkömmlichen Erfassungsvorrichtung ist zum Sicherstellen einer Linearität einer Dichte des Magnetflusses, der durch einen Drehwinkelsensor (ein Hallelement) läuft, in Bezug auf den Drehwinkel ein magnetischer Kreis in Permanentmagneten unter Verwendung eines Rotorkernelements gebildet, und ein Statorkern ist um den Drehwinkelsensor angeordnet. Somit ist es möglich, die Linearität der Dichte eines Magnetflusses sicherzustellen, der infolge des Drehwinkels in den Statorkern fließt. Jedoch hat diese bekannte Vorrichtung auch ein derartiges Problem, dass eine Linearität durch eine magnetische Hysterese beeinträchtigt wird, wenn die Drehrichtung umgekehrt wird, um dadurch die Richtung des durchlaufenden Magnetflusses umzukehren.
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Die japanische Patentveröffentlichung
JP H11-94512 A offenbart einen Aufbau einer weiteren herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ, wobei ein magnetfeldabhängiges Widerstandselement (MR-Element) verwendet wird. Dieses magnetfeldabhängige Widerstandselement erfasst eine Richtung des Magnetflusses, um es dadurch möglich zu machen, die Richtung des Magnetflusses, der von einem Permanentmagneten erzeugt wird, (eines Flusses vom N-Pol zum S-Pol) zu erfassen. Es ist weiterhin möglich, eine Magnetflussdichte unter der Bedingung zu erfassen, dass wenigstens die minimale Magnetflussdichte, die für die Erfassung erforderlich ist (beispielsweise etwa 0,01 bis 0,03 T im Fall eines Verwendens von NiFe (Permalloy)), verwendet wird. Diese Vorrichtung erfordert keinen magnetischen Kreis, der bezüglich eines Aufbaus kompliziert ist, wie beispielsweise ein Hallelement. Weiterhin ist es nicht nötig, irgendeinen Statorkern oder magnetisches Material um das magnetfeldabhängige Widerstandselement herum anzuordnen. Als Ergebnis ist es weder nötig, irgendeinen Magnetfluss in den Drehwinkelsensor (das magnetfeldabhängige Widerstandselement) durch einen Statorkern oder weichmagnetisches Material fließen zu lassen, noch ist es nötig, mit dem Problem der magnetischen Hysterese fertig zu werden, die zur Zeit eines Umkehrens der Drehrichtung erzeugt wird. Jedoch tritt der größte Teil des vom Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses zur Außenseite des Drehwinkelsensors (des magnetfeldabhängigen Widerstandselements) hinaus, und es ist daher wesentlich, einen Permanentmagneten mit großer Größe zu verwenden, was in einer Kostenerhöhung resultiert. Der Permanentmagnet ist teuer, weil es wesentlich ist, Seltenerdmetalle (wie beispielsweise ein Sm-Co-System und ein Nd-Fe-B-System) mit besserer Wärmefestigkeitseigenschaft und Koerzitivkraft als das Material des Permanentmagneten zu verwenden.
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In dem Fall, in welchem irgendeine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ in ein Einlass-Steuerungssystem eingebaut ist, berechnet eine Steuereinheit eine nötige Motorgeschwindigkeit, eine Ausgabe, etc. auf der Basis einer Drehwinkelsensorausgabe. Wenn die Drehwinkelsensorausgabe fehlerhaft geliefert wird, wird die Motorsteuerung instabil, wodurch eine instabile Leerlaufdrehung, eine schlechte Kraftstoffeffizienz, etc. auftreten werden. Im schlimmsten Fall gibt es eine Wahrscheinlichkeit für ein Stoppen des Motors oder ein Herauslaufen aus der Steuerung. Zum Fertigwerden mit diesen Problemen werden angesichts eines ausfallsicheren Betriebs zwei Drehwinkelsensoren verwendet, und daruber hinaus wird die Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ selbst unerwünscht groß bemaßt, was moglicherweise in einer Kostenerhöhung resultiert.
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Wie es oben diskutiert ist, ist es bei jeder der herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtungen vom kontaktfreien Typ, bei welchen ein Hallelement zum Erfassen einer Magnetflussdichte verwendet wird, unter dem Gesichtspunkt eines Sicherstellens der Linearitat der Änderung bezuglich einer Dichte des Magnetflusses, der durch den Sensor läuft, in Bezug auf die Änderung bezuglich eines Drehwinkels nötig, einen komplizierten magnetischen Kreis anzuordnen. Als Ergebnis bleibt ein Problem einer magnetischen Hysterese, die durch die Änderung bezuglich eines Magnetflusses aufgrund einer Drehung erzeugt wird. Bei jeder der herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtungen vom kontaktfreien Typ, bei welchen ein magnetfeldabhängiges Widerstandselement verwendet wird, ist es wesentlich, eine Richtung des Magnetflusses zu erfassen, und ist es möglich, den Winkel unter Verwendung des Permanentmagneten zu erfassen. Es existiert jedoch ein derartiges Problem, dass es nötig ist, einen Permanentmagneten großen Ausmaßes zu verwenden, um die Linearität sicherzustellen.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben diskutierten Probleme zu lösen, und hat die Aufgabe, eine verbesserte Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ zu erhalten, bei welcher ein einfacher magnetischer Kreis angeordnet ist, der einen Permanentmagneten verwendet, und ein Drehwinkelsensor mit magnetfeldabhängigen Widerstandselementen (MR-Elementen). Diese Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ stellt eine Linearitat durch Entfernen einer magnetischen Hysterese der Sensorausgabe in Bezug auf einen Drehwinkel sicher und erreicht einen klein bemaßten Permanentmagneten und eine Kostenreduktion.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen verkörpert.
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Zum Erreichen der vorangehenden Aufgabe erfasst bei einer Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß der Erfindung ein Drehwinkelsensor mit magnetfeldabhängigen Widerstandselementen einen Drehwinkel eines zu messenden Objekts, wobei das zu messende Objekt in Bezug auf den Drehwinkelsensor um eine Drehwelle drehbar ist und einen Permanentmagneten hat. Der angegebene Permanentmagnet ist symmetrisch um die angegebene Drehwelle des angegebenen zu messenden Objekts angeordnet, und ein magnetisches Element ist an dem angegebenen zu messenden Objekt zwischen dem vorangehenden Permanentmagneten und den magnetfeldabhängigen Widerstandselementen angeordnet.
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Bei der Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ des obigen Aufbaus gemaß der Erfindung wird eine Linearität durch Reduzieren einer magnetischen Hysterese der Sensorausgabe in Bezug auf den Drehwinkel sichergestellt und werden ein klein bemaßter Permanentmagnet und eine Kostenreduktion erreicht.
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Bei einer weiteren Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemaß der Erfindung erfasst ein Drehwinkelsensor mit magnetfeldabhängigen Widerstandselementen einen Drehwinkel eines zu messenden Objekts, das um eine Drehwelle drehbar ist und einen Permanentmagneten in Bezug auf den vorangehenden Drehwinkelsensor hat. Der angegebene Permanentmagnet ist symmetrisch um die angegebene Drehwelle des angegebenen zu messenden Objekts angeordnet, und die angegebenen magnetfeldabhangigen Widerstandselemente sind rechtwinklig zu einer Verlängerungslinie der vorangehenden Drehwelle angeordnet. Ein magnetisches Element ist an dem angegebenen zu messenden Objekt entlang eines Magnetflusspfads vom angegebenen Permanentmagnet zu den angegebenen magnetfeldabhängigen Widerstandselementen angeordnet.
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Bei der Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ des obigen Aufbaus gemäß der Erfindung wird eine Linearität durch Reduzieren einer magnetischen Hysterese der Sensorausgabe in Bezug auf den Drehwinkel sichergestellt und werden ein klein bemaßter Permanentmagnet und eine Kostenreduktion erreicht.
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Die vorangehenden und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung klarer werden, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird.
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Es folgt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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1(a), (b) und (c) zeigen jeweils eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß einem Beispiel 1 zur Veranschaulichung des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung, wobei 1(a) eine Schnittansicht ist, 1(b) eine Seitenansicht ist und 1(c) eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der Schnittansicht in 1(a) ist.
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2 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines Beispiels eines Drehwinkelsensors mit magnetfeldabhängigen Widerstandselementen gemäß dem Beispiel 1 zeigt.
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3 ist eine Schnittansicht, die eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 zeigt.
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4(a) und (b) zeigen jeweils eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel 3, wobei 4(a) eine Schnittansicht ist und 4(b) eine Bestandteilsansicht eines wesentlichen Teils ist.
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5 ist eine Schnittansicht, die eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 zeigt.
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Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung.
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Beispiel 1 zur Veranschaulichung des Hintergrundes der Erfindung
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Nun wird Bezug genommen auf 1(a), die eine Schnittansicht zeigt, auf 1(b), die eine Seitenansicht zeigt, und auf 1(c), die eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der Schnittansicht in 1(a) zeigt. In diesen Zeichnungen hat eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ 1 eine sich drehende Scheibe 3 (die aus nichtmagnetischem Material hergestellt ist, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl), die an einer Drehwelle 2 (die aus nichtmagnetischem Material hergestellt ist, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl) befestigt ist. Ringröhrenförmige bzw. pillenförmige magnetische Elemente 4, 4 (die aus Eisen hergestellt sind, wie beispielsweise aus einer Stahlplatte) sind jeweils an der sich drehenden Scheibe 3 symmetrisch um die Drehwelle 2 befestigt. Permanentmagnete 5 und 6 sind jeweils an den zwei magnetischen Elementen 4 symmetrisch um die Drehwelle 2 befestigt. Streifenförmige magnetische Elemente 7 und 8 (die aus Eisen hergestellt sind, wie beispielsweise aus einer Stahlplatte) sind jeweils an den zwei Permanentmagneten 5 und 6 symmetrisch um die Drehwelle 2 befestigt. Ein Drehwinkelsensor 9 mit magnetfeldabhängigen Widerstandselementen (MR-Elementen) rechtwinklig zu einer Verlängerungslinie der Drehwelle 2 ist in dem Raum zwischen den zwei streifenförmigen magnetischen Elementen 7 und 8 angeordnet, um als die Seite des sich nicht drehenden Elements zu dienen. Ein sich nicht drehendes Element 11, das durch ein Kunstharz-Formteil des Drehwinkelsensors 9 ausgebildet ist, und eine Arithmetikschaltung 10 zum Berechnen des gemessenen Drehwinkels auf der Basis eines Ausgangssignals des Drehwinkelsensors 9 ist in dem Raum zwischen den zwei magnetischen Elementen 7 und 8 angeordnet. Ein Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Ausgangsanschluss der Arithmetikschaltung 10.
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Ein magnetischer Kreis ist aus dem Permanentmagneten 5, den magnetischen Elementen 4, dem Permanentmagneten 6, dem magnetischen Element 8, dem Drehwinkelsensor 9 und dem magnetischen Element 7 ausgebildet. Wie es in 1(c) gezeigt ist, sind die Polaritäten des Permanentmagneten 5 und des Permanentmagneten 6 so angepasst, dass eine Richtung des Magnetflusses des Permanentmagneten 5 mit derjenigen des Permanentmagneten 6 im magnetischen Kreis übereinstimmt. Die magnetischen Elemente 7 und 8 sind an dem angegebenen zu messenden Objekt entlang des Magnetflusspfads vom Permanentmagneten zu magnetfeldabhängigen Widerstandselementen (sowie von den magnetfeldabhängigen Widerstandselementen zum Permanentmagneten) auf der Seite des drehbaren Elements auf dieselbe Weise wie der Permanentmagnet 5 und der Permanentmagnet 6 angeordnet. Im Raum des magnetischen Kreises wird vom magnetischen Element 8 zum magnetischen Element 7 immer ein konstanter Magnetfluss erzeugt.
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2 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines Beispiels des Drehwinkelsensors
9 mit den magnetfeldabhängigen Widerstandselementen zeigt. Der Drehwinkelsensor
9 hat zwei Messbrücken
21 und
22, wie es beispielsweise in der (ungeprüften)
japanischen Patentveröffentlichung Nr. H11-94512 gezeigt ist. Jede der zwei Messbrücken
21 und
22 hat vier magnetfeldabhängige Widerstandselemente
23. Jedes magnetfeldabhängige Widerstandselement
23 der Messbrücken
21 und
22 ist derart angeordnet, dass es zu einem weiteren unter einem Winkel von 90 Grad ist. Die zwei Messbrücken
21 und
22 sind so angeordnet, dass eine gegenüber der anderen um 45 Grad gedreht ist. Der Drehwinkelsensor
9 ist rechtwinklig zu einer Verlängerungslinie der Drehwelle
2 und die Verlängerungslinie der Drehwelle
2 verläuft durch die Mitte des Drehwinkelsensors
9. Die magnetfeldabhängigen Widerstandselemente des Drehwinkelsensors
9 erfassen einen Magnetfluss des Magnetfelds (anders ausgedrückt eine Richtung des Magnetfelds), das die magnetfeldabhängigen Widerstandselemente in dem Raum zwischen den magnetischen Elementen
7 und
8 durchquert. Folglich hat jede der zwei Messbrücken
21 und
22 eine Sinuswellenperioden-Kennlinie von 45 Grad bezüglich einer Phasendifferenz. Durch Berechnen der Ausgaben der Messbrücken
21 und
22 und durch Zusammensetzen von ihnen durch die Arithmetikschaltung
10 kann der Drehwinkelsensor
9 innerhalb eines Winkelbereichs bis zu 180 Grad linear ausgeben.
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Das zu messende Objekt, wie beispielsweise eine Drosselklappe eines Einlass-Steuerungssystems, ist an der Drehwelle so befestigt, dass das zu messende Objekt um die Drehwelle drehbar ist. Die magnetischen Elemente 7 und 8 sind auf der Seite des drehbaren Elements auf dieselbe Weise wie der Permanentmagnet 5 und der Permanentmagnet 6 angeordnet. Als Ergebnis wird vom magnetischen Element 8 zum magnetischen Element 7 im Raum des magnetischen Kreises immer ein konstanter Magnetfluss erzeugt. Eine Drehung des zu messenden Objekts bringt eine Änderung bezüglich einer Richtung des Magnetfelds in dem Raum quer durch den Drehwinkelsensor 9 auf der Seite eines nicht drehbaren Elements hervor. Durch Erfassen dieser Anderung mit einem Ausgangssignal des Drehwinkelsensors 9 ist es möglich, einen Drehwinkel des zu messenden Objekts zu erfassen.
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Bei der Erfindung ist ein magnetischer Kreis so ausgebildet, dass der Permanentmagnet 6 (der Nordpol) → das magnetische Element 8 (Eisen) → Raum → der Drehwinkelsensor 9 (die magnetfeldabhängigen Widerstandselemente) → Raum → das magnetische Element 7 (Eisen) → der Permanentmagnet 5 (der Sudpol) → der Permanentmagnet 5 (der Nordpol) → das magnetische Element 4 (Eisen) → das magnetische Element 4 (Eisen) → der Permanentmagnet 6 (der Südpol) der kurzeste Weg sein kann. Dies macht es möglich, den von den Permanentmagneten 5 und 6 erzeugten Magnetfluss effektiver für den Drehwinkelsensor 9 zu nutzen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass diese Permanentmagnete nahezu dieselbe Konfiguration wie der Querschnitt des magnetischen Kreises haben. Ein Permanentmagnet kann symmetrisch um die Drehwelle angeordnet sein. Jedoch in dem Fall, in welchem der Permanentmagnet eine Koerzitivkraft hat, die kleiner als der erforderliche Magnetfluss des Drehwinkelsensors 9 ist, ist es ebenso vorzuziehen, mehrere Permanentmagnete anzuordnen, wie es in 1 gezeigt ist. Die mehreren Permanentmagnete sind an beiden Seiten gleich angeordnet, zwischen welchen der Drehwinkelsensor 9 (die magnetfeldabhängigen Widerstandselemente) gehalten sind.
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Die herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtungen vom kontaktfreien Typ sind nicht mit magnetischen Elementen 7 und 8 auf der Seite des drehbaren Elements versehen, was unterschiedlich von der Erfindung ist. Demgemäß wird der vom Permanentmagneten erzeugte Magnetfluss hauptsächlich beim Permanentmagneten vom N-Pol zum S-Pol des Permanentmagneten gebildet. Ein Fließen eines Magnetflusses, der effektiv für die Erfassung durch den Drehwinkelsensor ist, ist nur ein beschränkter Teil des gesamten vom Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses. (Der effektive Magnetfluss bedeutet ein Fließen eines Magnetflusses, der rechtwinklig zur Drehwelle ist und der vom N-Pol zum S-Pol des Permanentmagneten durch den Drehwinkelsensor fließt.) Das bedeutet, dass der größte Teil des Magnetflusses austritt, und daher ist es zum Bilden des minimalen Magnetfelds wesentlich, ein Permanentmagneten mit einer Koerzitivkraft auszuwählen, die mehrere Male so groß wie das minimale Magnetfeld ist, das für die Erfassung durch den Drehwinkelsensor erforderlich ist. Folglich haben die herkömmlichen Vorrichtungen aufgrund eines Austretens eines Flusses aus dem Permanentmagneten, was in einer Interferenz mit dem Magnetfeld der Magnetvorrichtung resultiert, Nachteile, wie beispielsweise eine Erhohung bezüglich einer Größe der Vorrichtung, eine Kostenerhöhung und eine Fehlfunktion von weiteren magnetischen Elementen (wie beispielsweise eines Magnetventils oder eines Sensors), die nahe den Vorrichtungen angeordnet sind.
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Jedoch ist es bei der Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß der Erfindung durch einen einfachen magnetischen Kreis mit den magnetischen Elementen 7 und 8 auf der Seite des drehbaren Elements nun möglich, eine Linearität durch Reduzieren der magnetischen Hysterese der Sensorausgabe in Bezug auf den Drehwinkel, eine kleine Größe des Permanentmagneten und eine Kostenreduzierung sicherzustellen.
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Der Permanentmagnet der herkömmlichen Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ ist beispielsweise ein Teil aus einem Quadrat von 10 mm und einer Dicke von 4 mm (Kubikvolumen von 400 mm3). Andererseits werden im Fall der Vorrichtung einer äquivalenten Leistung bei der Erfindung zwei Permanentmagnete mit jeweils 8 mm × 3 mm und einer Dicke von 2 mm (Kubikvolumen von 48 mm3 × 2) verwendet, und somit wird ein Permanentmagnet mit einem kleinen Ausmaß von bis zu einem Viertel erreicht.
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Ausführungsbeispiel 2
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3 ist eine Schnittansicht, die eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung zeigt. Im magnetischen Kreis wird ein Magnetfluss, der bei demselben Permanentmagnet vom N-Pol zum S-Pol fließt, auf einer Ebene parallel zur Polarisationsrichtung der Permanentmagnete 4 und 6 erzeugt. Es gibt eine Möglichkeit, dass der daraus austretende Fluss mit dem Raum um den Drehwinkelsensor 9 (die magnetfeldabhängigen Widerstandselemente) interferiert. Zum Vermeiden dieser Interferenz ist es nötig, den Drehwinkelsensor 9 (die magnetfeldabhängigen Widerstandselemente) mit einem Abstand (der beispielsweise durch eine Methode der endlichen Elemente berechnet wird) anzuordnen, wo der Drehwinkelsensor 9 frei vom Einfluss der Permanentmagnete 5 und 6 ist. Zu diesem Zweck ist es möglich, den austretenden Fluss zu verhindern und den Abstand zu verkürzen, indem ein plattenartiges magnetisches Element 13 auf der Fläche angeordnet wird, wo der Austritt stattfindet.
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Das plattenartige magnetische Element 13 (das aus Eisen hergestellt ist, wie beispielsweise aus einer Stahlplatte) ist auf der Seite des Drehwinkelsensors 9 (der magnetfeldabhängigen Widerstandselemente) des Permanentmagneten 5, 6 des zu messenden Objekts angeordnet. Als Ergebnis wird der austretende Fluss von den Permanentmagneten 5 und 6 verändert und wird der Drehwinkelsensor 9 (werden die magnetfeldabhängigen Widerstandselemente) näher zu den Permanentmagneten 5 und 6 angeordnet, wodurch die Vorrichtung klein bemaßt wird.
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Ausführungsbeispiel 3
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Die 4(a) und (b) zeigen jeweils eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung, wobei die 4(a) eine Schnittansicht ist und die 4(b) eine Ansicht ist, die einen Aufbau eines wesentlichen Teils zeigt. Ein ringförmiges magnetisches Element 14 (das aus Eisen hergestellt ist, wie beispielsweise aus einer Stahlplatte) ist auf der Seite des Drehwinkelsensors 9 (der magnetfeldabhängigen Widerstandselemente) der Permanentmagnete 5 und 6 angeordnet. Das ringförmige magnetische Element 14 ist teilweise mit einer Kerbe 15 versehen, um zu verhindern, dass ein Magnetfluss hineingelangt. Ein Anordnen des ringförmigen magnetischen Elements 14 macht es möglich, den Raum zu steuern bzw. zu regeln und eine Zusammenbaueffizienz zu verbessern. Das ringförmige magnetische Element 14 liefert auch die Vorteile des magnetischen Elements 13 beim vorangehenden Ausführungsbeispiel 2 (d. h. ein Verhindern einer Interferenz eines Magnetflusses).
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Ausführungsbeispiel 4
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5 ist eine Schnittansicht, die eine Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 zeigt. In dem Fall, in welchem eine drehbare Scheibe 3, die aus Kunstharz hergestellt ist, als ein Stirnradgetriebe verwendet wird, wird magnetisches Material als innerhalb eingefügte Platte zur Verstärkung verwendet. Dieses magnetische Material wirkt auch als das magnetische Element 4, was es möglich macht, die Anzahl von Teilen zu reduzieren und die Vorrichtung klein zu bemaßen.
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Während die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist es zu verstehen, dass diese Offenbarungen zum Zwecke einer Illustration dienen und dass verschiedene Anderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Anspruchen aufgezeigt ist.
