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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung,
die mit einem rotierenden Hauptzahnrad ausgestattet ist, zum Erfassen
eines Rotationswinkels des Hauptzahnrades.
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Als
Stand der Technik ist eine Technologie bekannt, die ermöglicht,
dass ein Lenkwinkel eines Lenkrades eindeutig erfasst wird, selbst
wenn der Lenkwinkel des Lenkrades 360 Grad überschreitet (vgl. japanische
Offenlegungsschrift Nr. 2002-531858). Die obige Technologie ermöglicht, dass
Lenkwinkel von 370 Grad und 10 Grad voneinander unterschieden werden
können.
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Bei
dieser Technologie umfasst eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung
ein Hauptzahnrad, ein erstes und ein zweites Erfassungszahnrad,
einen ersten und einen zweiten Erfassungsmagneten, einen ersten
und einen zweiten Magnetsensor und einen Mikrocomputer.
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In
der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung rotiert das Hauptzahnrad
integral mit einer Lenkwelle eines Fahrzeugs, während das erste und das zweite Erfassungszahnrad
in Verknüpfung
mit dem Hauptzahnrad rotieren.
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Der
erste Erfassungsmagnet, der ein mit zwei Polen magnetisierter Magnet
ist, rotiert zusammen mit dem ersten Erfassungszahnrad. In ähnlicher Weise
rotiert der zweite Erfassungsmagnet, der ebenso mit zwei Polen magnetisiert
ist, zusammen mit dem zweiten Erfassungszahnrad.
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Der
erste Magnetsensor erfasst die Richtungen von Magnetlinien (magnetischen
Feldlinien) des an dem ersten Erfassungszahnrad befestigten ersten Magneten,
das heißt
den Rotationswinkel des ersten Erfassungszahnrades, und gibt ferner
ein Erfassungssignal in Übereinstimmung
mit dem Erfassungsergebnis (d.h. den Erfassungswinkel) aus. In ähnlicher
Weise erfasst der zweite Magnetsensor die Richtungen von Magnetlinien
des an dem zweiten Erfassungszahnrad befestigten zweiten Magneten,
das heißt
den Rotationswinkel des zweiten Erfassungszahnrades, und gibt ferner
ein Erfassungssignal in Übereinstimmung
mit dem Erfassungsergebnis (d.h. den Erfassungswinkel) aus.
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Der
Mikrocomputer berechnet den Rotationswinkel des Hauptzahnrades basierend
auf den von dem ersten und dem zweiten Magnetsensor ausgegebenen
Erfassungssignalen.
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Dabei
ist zu beachten, dass die Anzahl an Zähnen (die Zahnanzahl) m1 des
ersten Erfassungszahnrades und die Zahnanzahl m2 des zweiten Erfassungszahnrades
jeweils derart ausgeführt
sind, um eine Bedingung 1 oder eine Bedingung 2 wie folgt zu erfüllen: m2 = m1 + 1 (Bedingung
1) |m1 – n2| > 1(m1 und m2 sind teilerfremd) (Bedingung 2)
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Wenn
die Zahnanzahlen m1, m2 die obige Bedingung 1 oder Bedingung 2 erfüllen, unterscheiden
sich die Kombinationen der Erfassungssignale von dem ersten Magnetsensor
mit den Erfassungssignalen von dem zweiten Magnetsensor voneinander, solange
die Rotationswinkel des Hauptzahnrades entsprechend den Kombinationen
sich innerhalb des Rotationsbereichs des Hauptzahnrades, das heißt des Lenkbereichs
eines Lenkrads, voneinander unterscheiden. Falls daher nur die Erfassungssignale von
dem ersten und dem zweiten Magnetsensor gegeben sind, wird es möglich, den
Rotationswinkel des Hauptzahnrades eindeutig zu bestimmen.
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Bei
der obigen Technologie bedeutet dies, dass selbst wenn der Lenkwinkel
des Lenkrades 360 Grad in einem System überschreitet, welches den Rotationswinkel
des Hauptzahnrades auf der Grundlage der Rotationswinkel, welche
durch den ersten Magnetsensor und den zweiten Magnetsensor erfasst
werden, erfasst, es möglich
ist, den Rotationswinkel des Hauptzahnrades bzw. den Lenkwinkel
des Lenkrades eindeutig zu erfassen.
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Allerdings
besteht in der oben genannten Technologie folgendes Problem. Da
die in der obigen Technologie verwendeten Erfassungszahnräder jeweils
auf solche beschränkt
sind, welche die obige Bedingung 1 oder die obige Bedingung 2 erfüllen, erfordert
die Herstellung einer Vorrichtung gemäß der Technologie die Auswahl
von Zahnrädern,
die in einer solchen Vorrichtung aufgenommen werden können und
ferner die Bedingung 1 oder die Bedingung 2 erfüllen.
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Daher
gibt es eine Begrenzung der Abmessungen der Vorrichtung, und es
ist eine komplexe Aufgabe, geeignete Zahnräder auszuwählen.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung
bereitzustellen, die ermöglicht,
dass die Erfassungszahnräder
leicht ausgewählt
werden können.
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Diese
Aufgabe wird gemäß einer
ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung durch eine Rotationswinkelerfassungsvorrichtung
zum Erfassen eines Rotationswinkels eines Hauptzahnrades gelöst, umfassend:
ein erstes und ein zweites Erfassungszahnrad, die jeweils in Verknüpfung mit
dem Hauptzahnrad rotierbar sind; eine erste Erfassungseinheit, die
dazu ausgelegt ist, einen Rotationswinkel des ersten Erfassungszahnrades
zu erfassen und eine erste Periodizität, das heißt Anzahl von Umdrehungen des
während
der Rotation des Hauptzahnrades rotierenden ersten Erfassungszahnrades
von einem Grenzwert zu einem anderen Grenzwert innerhalb eines Rotationsbereichs
des Hauptzahnrades, zu erhalten; eine zweite Erfassungseinheit,
die dazu ausgelegt ist, einen Rotationswinkel des zweiten Erfassungszahnrades
zu erfassen und eine zweite Periodizität der zweiten Erfassungseinheit,
das heißt Anzahl
von Umdrehungen des während
der Rotation des Hauptzahnrades rotierenden zweiten Erfassungszahnrades
von einem Grenzwert bis zu einem anderen Grenzwert innerhalb des
Rotationsbereichs des Hauptzahnrades, zu erhalten; und eine dritte
Erfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, den Rotationswinkel des
Hauptzahnrades auf der Basis des durch die erste Erfassungseinheit
erfassten Rotationswinkels und des durch die zweite Erfassungseinheit
erfassten Rotationswinkels zu erfassen, wobei die erste Periodizität von der
ersten Erfassungseinheit und die zweite Periodizität von der
zweiten Erfassungseinheit derart eingestellt sind, dass sie teilerfremd
zueinander sind, wobei eine Zahnanzahl des ersten Erfassungszahnrades
auf einen Zahlenwert eingestellt ist, der durch Multiplizieren der
zweiten Periodizität
der zweiten Erfassungseinheit mit einer vorbestimmten ganzen Zahl
erhalten ist, und wobei eine Zahnanzahl des zweiten Erfassungszahnrades auf
einen Zahlenwert eingestellt ist, der durch Multiplizieren der ersten
Periodizität
der ersten Erfassungseinheit mit der vorbestimmten ganzen Zahl erhalten ist.
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Da
bei der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung mit der oben genannten
Konstruktion die erste und die zweite Periodizität der ersten und der zweiten
Erfassungseinheit derart eingestellt sind, dass sie zueinander teilerfremd
sind, kann die dritte Erfassungseinheit den Rotationswinkel des
Hauptzahnrades eindeutig bestimmen. Ferner können im Hinblick auf Zahnanzahlen
des ersten und des zweiten Erfassungszahnrades die Zahnanzahlen
des ersten und des zweiten Erfassungszahnrades beliebige Zahlenwerte
besitzen, solange sie die oben beschriebene Bedingung erfüllen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
die Zahnanzahl des ersten Erfassungszahnrades und die Zahnanzahl des
zweiten Erfassungszahnrades einen gemeinsamen Teiler besitzen, der
sich von einem Teiler der Zahnanzahl des Hauptzahnrades unterscheidet.
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Ferner
kann das Hauptzahnrad derart ausgelegt sein, um integral mit einer
Lenkwelle eines Fahrzeugs zu rotieren.
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Darüber hinaus
kann das Hauptzahnrad derart ausgelegt sein, um in Verknüpfung mit
einer Lenkwelle eines Fahrzeuges zu rotieren.
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Weiterhin
umfasst gemäß einer
weiteren Ausführungsform
die Rotationswinkelerfassungsvorrichtung ferner einen ersten Magneten,
der in dem Mittelpunkt des ersten Erfassungszahnrades angeordnet
und mit zwei Polen magnetisiert ist, und einen zweiten Magneten,
der in dem Mittelpunkt des zweiten Erfassungszahnrades angeordnet
und mit zwei Polen magnetisiert ist, wobei die erste Erfassungseinheit
einen ersten Magnetsensor besitzt, der in der Nähe des ersten Magneten angeordnet
ist, um den Rotationswinkel des ersten Erfassungszahnrades innerhalb
eines Bereichs von 0 bis 360 Grad in Zusammenwirken mit dem ersten
Magneten zu erfassen, und die zweite Erfassungseinheit besitzt einen
zweiten Magnetsensor, der in der Nähe des zweiten Magneten angeordnet
ist, um den Rotationswinkel des zweiten Erfassungszahnrades innerhalb
eines Bereichs von 0 bis 360 Grad in Zusammenwirken mit dem zweiten
Magneten zu erfassen.
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Darüber hinaus
kann die dritte Erfassungseinheit einen Mikrocomputer besitzen,
der dazu ausgelegt ist, jeweilige Signale von dem ersten Magnetsensor
und dem zweiten Magnetsensor einzugeben.
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Diese
und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen noch besser ersichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische,
strukturelle Ansicht einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Blockdiagramm,
das ein Steuersystem der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung zeigt;
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3 ist ein charakteristisches
Diagramm, das eine Beziehung zwischen den Rotationswinkeln eines
Hauptzahnrades und den Werten von Erfassungssignalen von einem Magnetssensor
zeigt;
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4 ist ein charakteristisches
Diagramm, das einen Teil aus 3 in
einer Vergrößerung zeigt;
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5 ist ein charakteristisches
Diagramm, das eine Beziehung zwischen den Rotationswinkeln eines
Hauptzahnrades und den Werten der Erfassungssignale von einem Magnetsensor
zeigt; und
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6 ist ein charakteristisches
Diagramm, das einen Teil aus 5 in
einer Vergrößerung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben.
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Zuerst
werden unter Bezugnahme auf 1 und 2 die Struktur und Funktion
der Bauteile einer Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass 1 eine schematische, strukturelle
Ansicht der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 1 ist,
und 2 ein Blockdiagramm
ist, welches ein Steuersystem der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 1 zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die
Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 1 in einem Gehäuse 10 aufgenommen
und umfasst ein Hauptzahnrad 2, ein Erfassungszahnrad 3 (als
erstes Erfassungszahnrad der Erfindung, ein weiteres Erfassungszahnrad 4 (als zweites
Erfassungszahnrad), zwei Magneten 31 und 41, einen
Magnetsensor 32 (als erste Erfassungseinheit), einen weiteren
Magnetsensor 42 (als zweite Erfassungseinheit) und einen
Mikrocomputer (als dritte Erfassungseinheit) 5.
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Das
Hauptzahnrad 2 rotiert integral mit einer Lenkwelle eines
Fahrzeugs (nicht gezeigt). Dementsprechend fällt der Lenkwinkel einer Lenkwelle
(oder eines Lenkrades) mit dem Rotationswinkel des Hauptzahnrades
zusammen. Es ist zu beachten, dass das Hauptzahnrad 2 ein
in Verknüpfung
mit der Lenkwelle rotierbares Element sein kann.
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Der
Rotationsbereich des Hauptzahnrades 2 erstreckt sich beispielsweise
von 0 bis 1440 Grad. Selbstverständlich
kann der Rotationsbereich des Hauptzahnrades 2 von dem
obigen Bereich abweichen.
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Die
Erfassungszahnräder 3, 4 rotieren
in Verknüpfung
mit dem Hauptzahnrad 2. In dieser Ausführungsform ist die Zahnanzahl
des Erfassungszahnrades 4 größer als diejenige des Erfassungszahnrades 3.
Daher rotiert das Erfassungszahnrad 4 mit einer geringeren
Drehzahl als das Erfassungszahnrad 3.
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Der
Magnet 31 (als erster Magnet der Erfindung) ist ein mit
zwei Polen magnetisierter Magnet und ist im Rotationsmittelpunkt
des Erfassungszahnrades 3 angeordnet. Der Magnet 31 rotiert
zusammen mit dem Erfassungszahnrad 3.
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Der
Magnetsensor 32 ist in der Nähe des Magneten 31 zum
Erfassen der Richtungen magnetischer Linien des Magneten 31,
in anderen Worten des Rotationswinkels des Erfassungszahnrades 3 innerhalb
eines Bereichs von 0 bis 360 Grad, angeordnet. Zusätzlich erzeugt
der Magnetsensor 32 ein Erfassungssignal von n-bit (z.B.
6 bis 10 bit) entsprechend dem erfassten Rotationswinkel und gibt
das Erfassungssignal an den Mikrocomputer 5 aus. Der Magnetsensor 32 ist
derart aufgebaut, um ein Erfassungssignal auszugeben, das einen
größeren Wert besitzt,
wenn der erfasste Rotationswinkel größer wird.
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In ähnlicher
Weise ist der Magnetsensor 42 (als zweiter Magnet) in der
Nähe des
Magneten 41 angeordnet, um die Richtungen magnetischer
Linien des Magneten 41, in anderen Worten den Rotationswinkel
des Erfassungszahnrades 4 innerhalb eines Bereichs von
0 bis 360 Grad, zu erfassen. Zusätzlich erzeugt
der Magnetsensor 42 ein Erfassungssignal von n-bit (z.B.
6 bis 10 bit) entsprechend dem erfassten Rotationswinkel und gibt
das Erfassungssignal zu dem Mikrocomputer 5 aus. Der Magnetsensor 32 ist derart
aufgebaut, um ein Erfassungssignal auszugeben, das einen größeren Wert
besitzt, wenn der erfasste Rotationswinkel größer wird.
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Um
zu ermöglichen,
dass der Mikrocomputer 5 den Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 eindeutig
bestimmt, selbst wenn dieser 360 Grad überschreitet, ist vorgesehen,
dass der Zyklus c1 des Magnetsensors 32 und der Zyklus
c2 des Magnetsensors 42 die nachfolgende Gleichung (1)
erfüllen.
Es ist zu beachten, dass der Zyklus c1 des Magnetsensors 32 einen
Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 angibt, das während einer
Umdrehung des Erfassungszahnrades 3 rotiert, während der
Zyklus c2 des Magnetsensors 42 einen Rotationswinkel des
Hauptzahnrades 2 angibt, das während einer Umdrehung des Erfassungszahnrades 4 rotiert. Kleinstes gemeinsames Vielfaches der Zyklen c1
und c2 ≧ Rotationsbereich
des Hauptzahnrades 2 (1)
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Daher
sind gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die Zyklen c1 und c2 derart vorgesehen, dass das kleinste gemeinsame
Vielfache mehr als 1440 Grad ist.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst
der Mikrocomputer 5 eine Steuereinheit 51. Basierend
auf den Erfassungssignalen von den Magnetsensoren 32 und 42 bestimmt
oder erfasst die Steuereinheit 51 den Rotationswinkel des
Hauptzahnrades 2 eindeutig. Anschließend erzeugt die Steuereinheit 51 ein
Winkelsignal entsprechend dem so bestimmten Rotationswinkel und
gibt ferner das Winkelsignal zu einem nicht gezeigten Instrument
aus, welches die Daten des Rotationswinkels des Hauptzahnrades 2 (d.h. der
Lenkwelle) erfordert.
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Unter
Bezugnahme auf 3 und 4 wird nun der Grund beschrieben,
warum das obige Vorsehen der Zyklen c1 und c2 gemäß Gleichung
(1) ermöglicht,
dass der Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 eindeutig
bestimmt werden kann. 3 ist
eine charakteristische Ansicht, welche die Beziehung zwischen dem
Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 (d.h. dem Lenkwinkel
des Lenkrades) und den Werten der von den Magnetsensoren 32, 42 ausgegebenen
Erfassungssignale unter der Bedingung, dass die Zyklen c1 und c2
die Gleichung (1) erfüllen,
zeigt. 4 ist eine charakteristische
Ansicht, die einen Teil aus 3 in
einer Vergrößerung zeigt.
Es ist zu beachten, dass die Zahl n der bits in 3 und 4 gleich
zehn ist (d.h. n=10).
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Eine
gezackte, durchgezogene Linie 20 zeigt in 3 die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel (horizontale
Achse) und dem Rotationswinkel (vertikale Achse) des Hauptzahnrades 2 innerhalb
des Bereichs von 0 bis 360 Grad. Andererseits zeigt eine gestrichelte
Linie 30 die Beziehung zwischen dem Rotationswinkel (horizontale
Achse) des Hauptzahnrades 2 und dem Wert (vertikale Achse)
eines Ausgabesignals von dem Magnetsensor 32. In ähnlicher Weise
zeigt eine unterbrochene Linie 40 die Beziehung zwischen
dem Rotationswinkel (horizontale Achse) des Hauptzahnrades 2 und
dem Wert (vertikale Achse) eines Ausgabesignals von dem Magnetsensor 42.
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Wie
in 3 gezeigt, ist der
Zyklus c1 auf näherungsweise
100 Grad eingestellt, während
der Zyklus c2 auf näherungsweise
128 Grad eingestellt ist. Daher beträgt das kleinste gemeinsame
Vielfache der Zyklen c1 und c2 näherungsweise
3200 Grad. Dann erfüllen
die Werte der Zyklen c1 und c2 die Gleichung (1).
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In
dem Rotationsbereich (von 0 bis 1440 Grad) des Hauptzahnrades 2 unterscheiden
sich, wie in 3 gezeigt,
die Kombinationen der Erfassungssignale von dem Magnetsensor 32 mit
den Erfassungssignalen von dem Magnetsensor 42 voneinander,
falls die Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 entsprechend
den Kombinationen voneinander abweichen, obgleich die Rotationswinkel
des Hauptzahnrades 2 innerhalb des Bereichs von 0 bis 360 Grad
gleich zueinander sind. Falls daher die Erfassungssignale von den
Magnetsensoren 32 und 42 jeweils erhalten werden,
ist es möglich,
dass die Steuereinheit 51 den Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 eindeutig
bestimmt.
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Wenn
beispielsweise, wie in 3 und 4 gezeigt, zwei Rotationswinkel
des Hauptzahnrades 2 180 Grad bzw. 540 Grad (jeweils entsprechend
180 Grad in dem Bereich von 180 bis 360 Grad) sind, weisen die Werte
der Erfassungssignale von dem Magnetsensor 32 jeweils unterschiedliche
Werte a1, a2 auf, während
die Werte der Erfassungssignale von dem Magnetsensor 42 jeweils
unterschiedliche Werte b1, b2 aufweisen. Wenn daher der Rotationswinkel des
Hauptzahnrades 2 180 Grad ist, wird eine Kombination mit
den Werten a1 und b1 herbeigeführt. Wenn
der Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 540 Grad ist,
wird eine weitere Kombination mit den Werten a2 und b2 herbeigeführt. Auf
diese Weise sind die beiden Kombinationen voneinander unterschiedlich.
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In
anderen Worten, falls die Kombination der zwei Erfassungssignale
von den Magnetsensoren 32 und 42 durch die Werte
(a1, b1) gebildet ist, kann die Steuereinheit 51 bestimmen,
dass der Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 gleich 180
Grad ist. Falls in ähnlicher
Weise die Kombination der zwei Erfassungssignale von den Magnetsensoren 32 und 42 durch
die Werte (a2, b2) gebildet ist, kann die Steuereinheit 51 bestimmen,
dass der Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 gleich 540
Grad ist.
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In
diesem Falle sind die Zahnanzahl z1 des Erfassungszahnrades 3 und
die Zahnanzahl z2 des Erfassungszahnrades 4 jeweils derart
ausgeführt, um
folgende Gleichungen (2) und (3) zu erfüllen: z1 = f × x2 (2) z2 = f × x1 (3) mit: x2 =
erste Periodizität
des Magnetsensors 42
x1 = zweite Periodizität des Magnetsensors 32
f
= ganze Zahl größer als
1
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Nun
wird der Grund erläutert,
warum die Zahlanzahlen z1 und z2 auf obige Weise vorgesehen werden
können.
Falls der Zyklus c1 des Magnetsensors 32 und der Zyklus
c2 des Magnetsensors 42 Gleichung (1) erfüllen, sind
die erste Periodizität
x1 des Magnetsensors 32 und die zweite Periodizität x2 des
Magnetsensors 42 teilerfremd zueinander. Dabei ist zu beachten,
dass die erste Periodizität
x1 die Anzahl von Umdrehungen des Erfassungszahnrades 3 während der
Rotation des Hauptzahnrades von einem Grenzwert innerhalb seines
Rotationsbereichs bis zu dem anderen Grenzwert ist. In ähnlicher
Weise ist die zweite Periodizität
x2 die Anzahl von Umdrehungen des Erfassungszahnrades 4 während der Rotation
des Hauptzahnrades 2 von einem Grenzwert innerhalb seines
Rotationsbereichs bis zu dem anderen Grenzwert.
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Darüber hinaus
entstehend die folgenden Gleichungen (4), (5) und (6): c1 = 360 × z1/z0 (5) c1 = 360 × z2/z0 (6) mit: z0 =
Zahnanzahl des Hauptzahnrades 2
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Durch
Einsetzen der Gleichungen (5) und (6) in Gleichung (4) wird die
folgende Gleichung (7) erhalten: z1 × x1 = z2 × x2 (7)
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Zusätzlich werden
die folgenden Gleichungen (8) und (9) durch die obige Gleichung
(7) erhalten: z1 = z2 × x2/x1 (8) z2 = z1 × x1/x2 (9)
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Die
folgenden Gleichungen (10) und (11) werden durch die Gleichungen
(8) und (9) und folgende Tatsachen erhalten: die erste und die zweite
Periodizität
x1 bzw. x2 sind Teilerfremd zueinander; die Zahnanzahlen z1 und
z2 sind ganze Zahlen größer als
1. Dabei sind beide Buchstaben "d" und "e" ganze Zahlen größer 1. z1 = d × x2 (10) z2 = e × x1 (11)
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Durch
Einsetzen der Gleichungen (10) und (11) in Gleichung (7) wird folgende
Gleichung (12) erhalten. Dabei ist der Buchstabe "f" ein ganze Zahl größer 1. d = e = f (12)
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Dann
werden durch Einsetzen von Gleichung (12) ind die Gleichungen (10)
und (11) die oben genannten Gleichungen (2) und (3) erhalten.
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Falls
daher lediglich die Zahnanzahlen z1 und z2 derart ausgeführt werden,
um die Gleichungen (2) und (3) zu erfüllen, kann die Steuereinheit 51 den
Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 eindeutig bestimmen,
da die Zyklen c1 und c2 die Gleichung (1) unmittelbar erfüllen. In
dem in 3 gezeigten Beispiel
sind die Zahnanzahlen z0, z1 und z2 90, 25 bzw. 32, während die
Gleichungen (2) und (3) erfüllt werden.
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Hinsichtlich
der Zyklen c1 und c2, welche die Gleichung (1) erfüllen, werden
die in 5 und 6 gezeigten Zyklen neben
denjenigen aus 3 und 4 genannt. Dabei sind 5 und 6 charakteristische Ansichten ähnlich zu 3 und 4.
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In
einem Beispiel aus 5 ist
der Zyklus c1 auf näherungsweise
90,7 Grad eingestellt, während der
Zyklus c2 auf näherungsweise
128 Grad eingestellt ist. Daher ist das kleinste gemeinsame Vielfache
der Zyklen c1 und c2 näherungsweise
2176 Grad. Dann erfüllen
die Werte der Zyklen c1 und c2 die Gleichung (1). In diesem Beispiel
sind die Zahnanzahlen z0, z1 und z2 135, 34 bzw. 48, während die Gleichungen
(2) und (3) erfüllt
werden.
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Auf
diese Weise kann gemäß der Ausführungsform,
da die erste Periodizität
x1 des Magnetsensors 32 und die zweite Periodizität x2 des
Magnetsensors 42 teilerfremd sind, die Steuereinheit 51 den
Rotationswinkel des Hauptzahnrades 2 eindeutig bestimmen.
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Hinsichtlich
der Zahnanzahl z1 des Erfassungszahnrades 3 und der Zahnanzahl
z2 des Erfassungszahnrades 4 werden jegliche Anzahlen funktionieren,
solange sie die obigen Gleichungen (2) und (3) erfüllen. Da
der Auswahlbereich der Zahnanzahlen der Erfassungszahnräder 3 und 4 im
Vergleich mit dem Stand der Technik somit verbreitert wird, ist
es möglich,
die Erfassungszahnräder 3 und 4 leicht
auszuwählen,
und zwar selbst in einer Situation, in welche es eine Begrenzung
hinsichtlich der Abmessungen der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 1 gibt. Als
Kombinationen der Zahnanzahlen, die im Stand der Technik nicht enthalten
sind, wird auf folgende Kombinationen von (z0, z1, z2) hingewiesen:
(135, 38, 48); (135, 24, 62); (135, 24, 58); (135, 34, 48); (135,
48, 26); und (135, 50, 24).
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Im
Hinblick auf die Kombinationen des Hauptzahnrades 2 und
der Erfassungszahnräder 3 und 4,
wenn es einen gemeinsamen Teiler zwischen der Zahnanzahl z1 des
Erfassungszahnrades 3 und der Zahnanzahl z2 des Erfassungszahnrades 4 gibt, können die
oben genannten Kombinationen ausgewählt werden, wenn der obige
gemeinsame Teiler (Divisor) sich von Teilern der Zahnanzahl z0 des Hauptzahnrades 2 unterscheidet.
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Da
das Hauptzahnrad 2 integral mit der Lenkwelle des Fahrzeugs
rotiert, ist es möglich,
den Lenkwinkel des Lenkrades eindeutig zu bestimmen. Zusätzlich ist
es, selbst wenn die Abmessungen der Rotationswinkelerfassungsvorrichtung 1 im
Hinblick auf das Einbauen der Vorrichtung in dem Fahrzeug begrenzt
sind, möglich,
die Erfassungszahnräder 3, 4 leicht
auszuwählen.
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Obwohl
die obige Ausführungsform
auf der Grundlage der Annahme beschrieben wurde, dass das Hauptzahnrad 2 integral
mit der Lenkwinkel des Fahrzeugs rotiert, kann das Hauptzahnrad 2 derart konstruiert
sein, um in Verknüpfung
mit der Lenkwelle des Fahrzeugs zu rotieren. Alternativ kann das Hauptzahnrad 2 dazu
ausgelegt sein, in Verknüpfung mit
einem anderen rotierenden Element (nicht gezeigt) zu rotieren.
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Schließlich ist
zu beachten, dass die vorhergehende Beschreibung lediglich eine
Ausführungsform
der beanspruchten Rotationswinkelerfassungsvorrichtung ist, und
daher dem Fachmann verschiedene Veränderungen und Modifikationen
ersichtlich sein werden, die innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche vorgenommen
werden können.