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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehwinkelsensor, der
ein magnetempfindliches Element verwendet.
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Beschreibung des verwandten Gebiets
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Ein
Drehwinkelsensor, der ein magnetempfindliches Element verwendet,
wird als ein Drehwinkelsensor verwendet, der mit kleiner Größe
konfiguriert werden kann und bei dem keine Befürchtung
besteht, dass wegen eines Fremdkörpers ein Kontaktdefekt
verursacht wird, wodurch er z. B. zum Erfassen eines Niederdrückwinkels
eines Fahrpedals oder eines Drehwinkels einer Welle, die in Übereinstimmung
mit einem Betrieb des Schalthebels für ein Fahrzeug drehbar
ist, geeignet ist. Ein herkömmliches Beispiel eines solchen
Drehwinkelsensors ist z. B. in der offengelegten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-194580 offenbart.
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7A ist eine Querschnittsansicht, die einen
Drehwinkelsensor 100 gemäß dem herkömmlichen
Beispiel des oben erwähnten Patentdokuments veranschaulicht,
und 7B ist eine schematische Ansicht,
die die Lagebeziehung zwischen Hauptbestandteilen des in 7A veranschaulichten Drehwinkelsensors 100,
von der Achsenrichtung einer Drehwelle 101 des Sensors 100 aus
gesehen, veranschaulicht. Der Drehwinkelsensor 100 enthält
eine Drehwelle 101, die sich zusammen mit einem zu erfassenden
Element dreht, dessen Drehwinkel ein Erfassungsobjekt ist, einen
ringförmigen Permanentmagneten 102, der an der
Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 101 befestigt
ist, Joche 103, die die Außenumfangsoberfläche 102a des
Permanentmagneten 102 umgeben, wobei zwischen der Außenumfangsoberfläche 102a und
den Jochen 103 ein bestimmter Zwischenraum D ausgebildet
ist, und eine Hall-IC 104, die in einem Spalt zwischen
den Jochen 103 angeordnet ist. Der Drehwinkelsensor 100 erfasst
einen Drehwinkel des zu erfassenden Elements auf der Grundlage einer Änderung
eines Magnetfelds, die wegen des Permanentmagneten 102 auftritt,
wenn die Drehwelle 101 gedreht wird, was durch die Hall-IC 104 erfasst
wird. Die Joche 103 sind in dem Drehwinkelsensor 100 in
einem Zustand angeordnet, in dem sie in ein aus einem Harzmaterial
hergestelltes Gehäuse 105 eingebettet sind.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösendes
Problem
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Der
Drehwinkelsensor wird in Umgebungen verwendet, deren Temperatur
sich über einen weiten Bereich von äußerst
niedriger Temperatur bis zu hoher Temperatur ändert. Im
Allgemeinen ist das Gehäuse 105 aus einem Harzmaterial
hergestellt, das einen großen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist,
wodurch sich das Gehäuse in Übereinstimmung mit
der Umgebungstemperatur, unter der der Drehwinkelsensor verwendet
wird, ausdehnt oder zusammenzieht. Wenn sich das Gehäuse 105 z.
B. ausdehnt und in der radialen Richtung nach außen bewegt,
bewegen sich die in das Gehäuse 105 eingebetteten
Joche 103 ebenfalls in derselben Richtung nach außen,
was den Spalt G (siehe 7B) zwischen
den Jochen 103 ausdehnt. Wenn sich das Gehäuse 105 andererseits
zusammenzieht und in radialer Richtung nach innen bewegt, bewegen
sich die Joche 103 ebenfalls in derselben Richtung, was
den Spalt G zwischen den Jochen 103 verengt.
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Wenn
sich das Gehäuse 105 in Übereinstimmung
mit der Temperatur ausdehnt oder zusammenzieht, tritt wie oben erwähnt
eine Ortsverlagerung der Joche 103 auf, was den Spalt G
zwischen den Jochen 103 ändert. Somit besteht
ein Problem, dass die Ausgangskennlinien der in dem Spalt G angeordneten
Hall-IC 104 verschlechtert werden, da eine Änderung
der durch die Hall-IC 104 erfassten Werte auftritt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts
der vorstehenden Situationen hat die vorliegende Erfindung eine
Aufgabe, einen Drehwinkelsensor zu schaffen, der ausgezeichnete
Ausgangskennlinien bereitstellen kann.
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Mittel zur Lösung des Problems
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehwinkelsensor, in
dem ein ringförmiger Permanentmagnet, der so bereitgestellt
ist, dass er mit einem zu erfassenden Element einteilig drehbar
ist, ringförmige Joche, die die Außenumfangsoberfläche des
ringförmigen Permanentmagneten umgeben, wobei zwischen
dem Magneten und den Jochen ein bestimmter Zwischenraum ausgebildet
ist, und ein magnetempfindliches Element, das in einem zwischen
den ringförmigen Jochen ausgebildeten Spalt angeordnet
ist, innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. In dem Gehäuse
ist eine röhrenförmige Wand ausgebildet, die die
Außenumfangsoberfläche des ringförmigen
Permanentmagneten umgibt. Die röhrenförmige Wand
ist aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten
als das Gehäuse hergestellt, wobei die ringförmigen
Joche an der Außenumfangsoberfläche der röhrenförmigen Wand
befestigt sind.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist das Ausmaß der wegen der Temperatur
auftretenden Ausdehnung oder Zusammenziehung der röhrenförmigen
Wand, an der die ringförmigen Joche befestigt sind, kleiner
als das des Gehäuses des Drehwinkelsensors, da die röhrenförmige
Wand aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten
als das Gehäuse hergestellt ist. Somit ist ein Ausmaß der
Bewegung der an der Außenumfangsoberfläche der
röhrenförmigen Wand befestigten ringförmigen
Joche, die wegen der Ausdehnung oder Zusammenziehung der röhrenförmigen
Wand auftritt, klein. Da die Änderung des Spalts zwischen
den ringförmigen Jochen ebenfalls kleiner als die des herkömmlichen
Beispiels ist, kann somit die Änderung der Ausgangsgrößen
des magnetempfindlichen Elements, die wegen der Temperatur auftritt,
unterdrückt werden, was seine Ausgangskennlinien zu verbessern
ermöglicht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen kontaktlosen
Drehwinkelsensor gemäß einer Ausführungsform
veranschaulicht;
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2A und 2B sind
Ansichten, die einen Rotor und einen ringförmigen Permanentmagneten
des Drehwinkelsensors veranschaulichen;
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3A und 3B sind
Ansichten, die den kontaktlosen Drehwinkelsensor gemäß der
Ausführungsform veranschaulichen;
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4A und 4B sind
Ansichten, die den kontaktlosen Drehwinkelsensor gemäß der
Ausführungsform veranschaulichen;
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5A und 5B sind
graphische Darstellungen, die Ausgangskennlinien des Drehwinkelsensors gemäß der
Ausführungsform des herkömmlichen Beispiels veranschaulichen;
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6A und 6B sind
Ansichten, die den Ort eines magnetempfindlichen Elements veranschaulichen;
und
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7A und 7B sind
Ansichten, die den Drehwinkelsensor gemäß dem
herkömmlichen Beispiel veranschaulichen.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
in Bezug auf den Fall beschrieben, in dem der Drehwinkelsensor beim
Erfassen eines Drehwinkels der oben erwähnten Welle verwendet
wird. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung,
die einen Drehwinkelsensor gemäß einer Ausführungsform
veranschaulicht; 2A und 2B sind Ansichten, die einen Rotor und
einen an der Außenumfangsoberfläche des Rotors
befestigten ringförmigen Permanentmagneten veranschaulichen; 3A ist eine Draufsicht des Drehwinkelsensors,
aus der axialen Richtung gesehen, und 3B ist
eine schematischen Darstellung, die die Lagebeziehung zwischen den
Hauptbestandteilen des in 3A veranschaulichten
Drehwinkelsensors veranschaulicht; und 4A ist
eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A aus 3A, und 4B ist
eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B aus 3A.
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Wie
in 1 veranschaulicht ist, enthält der Drehwinkelsensor 1 den
Rotor 10, den ringförmigen Permanentmagneten 20,
eine Hall-IC 30 und Magnetflusssammeljoche 41 und 42 (wenn
sie im Folgenden nicht besonders voneinander unterschieden werden,
werden beide als ”Magnetflusssammeljoche 40” bezeichnet).
Der ringförmige Permanentmagnet 20, die Magnetflusssammeljoche 40 und
die Hall-IC 30 sind innerhalb des durch einen Gehäusekörper 51 und
eine Abdeckung 52 ausgebildeten Gehäuses angeordnet.
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Wie
in 2A und 2B veranschaulicht
ist, weist der Rotor 10 eine Zylinderform auf und ist an
einem Drehelement (einer Welle), die ein Erfassungsobjekt ist, z.
B. an einer Handwelle eines Getriebes, befestigt. Der Rotor 10 weist
ein Durchgangsloch 11 auf, um die Welle durch es einzuführen,
und der Querschnitt des Durchgangslochs 11 weist einen Breitenabschnitt
mit zwei Flächen auf, der an den Querschnitt eines zu befestigenden
Wellenabschnitts angepasst ist, was ermöglicht, dass sich
der Rotor 10 in einem Zustand, in dem der zu befestigende
Wellenabschnitt durch den Rotor eingeführt ist, einteilig mit
der Welle dreht.
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Der
ringförmige Permanentmagnet 20 verwendet z. B.
einen isotropen Neodymverbindungsmagneten (Press-Neodym-, Eisen-
und Borpulver mit einem PPS-Harz) und ist ohne einen Zwischenraum an
der Außenumfangsoberfläche des Rotors 10 befestigt.
Die Höhe H1 in der axialen Richtung bzw. die Dicke W1 in
der radialen Richtung des ringförmigen Permanentmagneten 20 sind über
seinen gesamten Umfang gleich.
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Wie
in 2B veranschaulicht ist, ist der ringförmige
Permanentmagnet 20 aus der axialen Richtung gesehen durch
eine Durchmesserlinie (180°-Positionen in der Umfangsrichtung)
zweigeteilt. Die zwei Halbkreisabschnitte sind in Bezug auf eine
einzelne Durchmesserlinie so parallel magnetisiert, dass ein Magnet-Halbkreisabschnitt 21 eine
Innenumfangsseite (die Seite in Kontakt mit dem Rotor 10)
als N-Pol und eine Außenumfangsseite als S-Pol definiert,
während der andere Magnet-Halbkreisabschnitt 22 eine
Innenumfangsseite als S-Pol und eine Außenumfangsseite
als N-Pol definiert; außerdem weist der ringförmige
Permanentmagnet 20 aus einer radialen Richtung gesehen als
Ganzes eine Zweipolstruktur mit N und S in der Umfangsrichtung auf.
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Wie
in 4A und 4B veranschaulicht
ist, ist der Rotor 10 so beschaffen, dass der Rotor 10 in
Dickenrichtung das durch den Gehäusekörper 51 und durch
die Abdeckung 52 ausgebildete Gehäuse 50 durchdringt,
wobei sich der ringförmige Permanentmagnet 20,
der an seiner Außenumfangsoberfläche befestigt
ist, innerhalb des Gehäuses 50 befindet. Das Gehäuse 50 ist
aus einem nichtmagnetischen Material wie etwa aus einem Harz-(Kunststoff-)Material
hergestellt und durch ein Element (nicht veranschaulicht), das in
Bezug auf das Drehelement, das ein Erfassungsobjekt ist, ein feststehendes
Element ist, gehalten. In der vorliegenden Ausführungsform ist
das Gehäuse 50 in derselben Weise wie das Gehäuse 105 des
Drehwinkelsensors gemäß dem herkömmlichen
Beispiel aus Polyamid (linearer Ausdehnungskoeffizient: 4 bis 7·10–5°C–1 [Mittelwert: 5,5·10–5°C–1])
hergestellt.
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Wie
in 3A veranschaulicht ist, ist an
der Seitenoberfläche des Gehäusekörpers 51 ein
Verbindungsabschnitt 53 ausgebildet, bei dem Anschlüsse 53a freigelegt
sind. Jeder der Anschlüsse 53a ist über
einen Draht, der den Gehäusekörper 51 und
ein Substrat 31, an dem die Hall-IC 30 befestigt
ist, verbindet, mit der Hall-IC 30 verbunden, was ein Ausgangssignal
von der Hall-IC 30 nach außen auszugeben ermöglicht.
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Wie
in 4A veranschaulicht ist, ist an
der Außenkante an der Seite der Abdeckung 52 einer
Außenumfangswand 51a des Gehäusekörpers 51 ein Einlegeabschnitt 51b in
der Weise ausgebildet, dass der Einlegeabschnitt 51b in
eine über den gesamten Umfang entlang der Peripherie der
Abdeckung 52 vorgesehene passende Wand 52a eingepasst
ist, was den Gehäusekörper 51 und die
Abdeckung 52 miteinander zu kombinieren ermöglicht.
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In
einem untersten Abschnitt 51c des Gehäusekörpers 51 ist
eine Öffnung 51d zum Einführen des Rotors 10 ausgebildet,
wobei der Durchmesser R1 der Öffnung 51d größer
als der Durchmesser R2 des Rotors 10 und kleiner als der
Durchmesser R3 des ringförmigen Permanentmagneten 20 eingestellt ist.
Außerdem ist in der Abdeckung 52 eine Öffnung 52b zum
Einführen des Rotors 10 ausgebildet, wobei der
Durchmesser R4 der Öffnung 52b derselbe wie der
Durchmesser R1 der Öffnung 51d in dem Gehäusekörper 51 ist.
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Ferner
ist an dem unteren Abschnitt 51c des Gehäusekörpers 51 an
einer von der Kante der Öffnung 51d beabstandeten
Stelle eine zylinderförmige Führungsröhre 54 in
der Weise ausgebildet, dass die Führungsröhre 54 die
Außenumfangsoberfläche des innerhalb des Gehäuses 50 angeordneten
ringförmigen Permanentmagneten 20 umgibt, wobei
von der Außenumfangsoberfläche ein bestimmter
Zwischenraum Ls ausgebildet ist. In dem unteren Abschnitt 51c des
Gehäusekörpers 51 ist eine Rille 51g mit
einer Form, die aus der axialen Richtung gesehen an die Führungsröhre 54 angepasst
ist, so ausgebildet, dass die untere Kante der Führungsröhre 54 so
in die Rille 51g eingeführt ist, dass sie an dem
Gehäusekörper 51 befestigt ist.
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Wie
in 4B veranschaulicht ist, ist die Höhe
H3 der Führungsröhre 54 in der axialen
Richtung größer als die Höhe H2 in der
axialen Richtung der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42)
eingestellt, während ihre Dicke W3 in der radialen Richtung
so ausgebildet ist, dass sie über den gesamten Umfang gleich
ist. Die Führungsröhre 54 ist aus einem
Harzmaterial mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten
als das Harzmaterial, das das Gehäuse 50 bildet,
hergestellt und weist eine höhere Steifigkeit als das obige
Material auf. Solche Harzmaterialien enthalten z. B. Polyphenylensulfid
(PPS) (linearer Ausdehnungskoeffizient: 2 bis 4·10–5°C–1 [Mittelwert: 3,0·10–5°C–1])
und Polyetheretherketon (PEEK) (linearer Ausdehnungskoeffizient:
2 bis 5·10-5°C–1 [Mittelwert: 3,5·10–5°C–1]).
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Wenn
die Führungsröhre 54 aus einem Material
hergestellt ist, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient kleiner
als der des Gehäuses 50 ist, ist das Ausmaß der
Ausdehnung oder der Zusammenziehung der Führungsröhre 54 selbst
dann kleiner als das des Gehäuses 50, wenn sich
das Gehäuse 50 wegen Wärme ausdehnt oder
zusammenzieht. Dadurch ist ein Betrag der Bewegung der an der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 befestigten Magnetflusssammeljoche 40,
der in Übereinstimmung mit der Ausdehnung oder der Zusammenziehung
der Führungsröhre 54 auftritt, klein;
somit wird auch die Bewegung (Ortsverlagerung) der Magnetflusssammeljoche 40,
die wegen der Temperatur auftritt, unterdrückt, was die Änderung
der Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 40, die
mit der Bewegung der Magnetflusssammeljoche 40 auftritt,
zu unterdrücken ermöglicht. Im Folgenden wird
eine Beschreibung in Bezug auf die Steifigkeit gegeben.
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Wie
in 3B veranschaulicht ist, weisen die
Magnetflusssammeljoche 41 bzw. 42 aus der axialen
Richtung gesehen Halbkreisformen auf, die zueinander gleich sind.
Jedes der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 ist
aus einem Stahlmaterial hergestellt. Die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 werden
dadurch erhalten, dass ein ringförmiges Magnetflusssammeljoch
mit einer bestimmten Breite W2 aus der axialen Richtung gesehen
durch eine Durchmesserlinie (180°-Positionen in Umfangsrichtung)
in zwei Teile geteilt wird. Die Spalte 43 und 44 werden
durch Ausschneiden in Umfangsrichtung gegenüberliegender
Flächen zwischen den zwei durch die Teilung erhaltenen
Halbkreisabschnitten ausgebildet.
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Wie
in 4B gezeigt ist, sind die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 ohne
einen Zwischenraum an der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 befestigt und innerhalb
eines zwischen der Außenumfangswand 51a und der
Führungsröhre 54 ausgebildeten Raums
S angeordnet. In diesem Fall sind die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 in
der Weise an der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 befestigt, dass die
obere Oberfläche 20a auf der Seite der Abdeckung 52 des ringförmigen
Permanentmagneten 20, der innerhalb des Gehäuses 50 angeordnet
ist, und die oberen Oberflächen 41a und 42a auf
der Seite der Abdeckung 52 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 auf der
gleichen Höhe angeordnet sind.
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Die
Höhe H2 in der axialen Richtung der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 ist
höher als die Höhe H1 in der axialen Richtung
des ringförmigen Permanentmagneten 20 eingestellt
(H1 < H2), sodass
der ringförmige Permanentmagnet 20 in den Bereich
der Höhe H2 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 aus
der radialen Richtung gesehen eingepasst ist.
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Ferner
ist die Höhe H2 in der axialen Richtung der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 auf
der Grundlage von Ergebnissen experimenteller Messungen optimal
eingestellt, wobei die untere Oberfläche auf der Seite
des unteren Abschnitts 51c und die obere Oberfläche
auf der Seite der Abdeckung 52 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 in
Bezug auf die axiale Richtung eine vertikale ebene Oberfläche
bilden.
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Die
Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 aus
der axialen Richtung gesehen ist so ausgelegt, dass sie über
ihren gesamten Umfang gleich ist, sodass ein Magnetfluss angesichts
einer magnetischen Permeabilität eines Materials, das die Magnetflusssammeljoche
bildet, und einer Magnetflussdichte des ringförmigen Permanentmagneten 20 innerhalb
der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 nicht gesättigt
ist.
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Wie
in 4A veranschaulicht ist, ist über den
gesamten Umfang an der Innenumfangsoberfläche auf der Seite
des unteren Abschnitts 51c der Außenumfangswand 51a des
Gehäusekörpers 51 ein Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser ausgebildet. Eine räumliche Entfernung
zwischen dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser
und der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 ist hier so eingestellt,
dass sie etwas schmaler als die Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42) ist,
sodass die Magnetflusssammeljoche 40 leicht pressgepasst
sind und zwischen der Führungsröhre 54 und
dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser angeordnet
sind. Somit ist ein Innendurchmesser R5 des Abschnitts 51e mit
verringertem Durchmesser so eingestellt, dass die räumliche
Entfernung zwischen dem Abschnitt 51e mit verringertem
Durchmesser und der Führungsröhre 54 eine Länge
aufweist, die etwas schmaler als die Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42)
ist.
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Wenn
die Magnetflusssammeljoche 40 leicht pressgepasst sind,
werden die Magnetflusssammeljoche 40, wie in 4B veranschaulicht ist, durch den Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser in Richtung der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet, da
die Dicke L in der radialen Richtung des Abschnitts 51e mit
verringertem Durchmesser größer als die Dicke
Ls in der radialen Richtung der Führungsröhre 54 ist.
Dadurch sind die Magnetflusssammeljoche 40 in einem Zustand,
in dem sie immer gegen die Führungsröhre 54 gepresst
sind, ohne einen Zwischenraum an der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 befestigt. Dadurch kann
die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und
den Magnetflusssammeljochen 40 über die gesamte
Umfangsrichtung konstant sein und kann ein Betrag der Magnetflüsse, die
in die Magnetflusssammeljoche 40 abgelenkt werden, stabilisiert
werden, was ermöglicht, dass der Drehwinkelsensor 1 eine
ausgezeichnete Ausgangskennlinie bereitstellt.
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Ferner
gibt es dann, wenn sich der Gehäusekörper 51 zusammenzieht,
keine Befürchtung, dass zwischen den Magnetflusssammeljochen 40 und
der Führungsröhre 54 sofort ein Zwischenraum
auftreten kann, da es in einer Schrumpfzugabe des Abschnitts 51e mit
verringertem Durchmesser einen Spielraum um so viel gibt, wie die
Magnetflusssammeljoche 40 leicht pressgepasst worden sind.
Andererseits gibt es dann, wenn sich das Gehäuse 50 ausdehnt,
obgleich die Magnetflusssammeljoche 40 durch eine stärkere Kraft
von dem ausgedehnten Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser
in Richtung der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet
werden, keine Befürchtung, dass die räumliche
Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und
den Magnetflusssammeljochen 40 wegen Verformung der Führungsröhre 54 drastisch
geändert werden kann, da die Führungsröhre 54 wie
oben beschrieben aus einem Harzmaterial mit einer hohen Steifigkeit wie
etwa PPS und PEEK hergestellt ist.
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Falls
die Dicke W3 der Führungsröhre 54 einfach
dünn gemacht wird, wird die Haltbarkeit der Röhre 54 verschlechtert,
da die Röhre 54 immer einer Belastung von den
Magnetflusssammeljochen 40 ausgesetzt ist. Falls die Führungsröhre 54 dagegen aus einem
Harzmaterial mit einer hohen Steifigkeit hergestellt wird, kann
die Dicke W3 innerhalb des Bereichs, in dem ihre Haltbarkeit nicht
beeinträchtigt wird, dünn gemacht werden. Dementsprechend
kann die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen
Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 dünn
gemacht werden, sofern die Dicke W3 dünn gemacht wird,
sodass ein Betrag der in die Magnetflusssammeljoche 40 abgelenkten
Magnetflüsse erhöht werden kann, wobei die Diffusion der
Magnetflüsse verhindert wird, was den Drehwinkelsensor 1 in
Bezug auf seine Ausgangskennlinien zu verbessern und ihn zu miniaturisieren
ermöglicht.
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Wie
in 4B veranschaulicht ist, ist die Höhe
H4 der Innenumfangsseite des Abschnitts 51e mit verringertem
Durchmesser kleiner als die Höhe H2 der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42)
eingestellt, sodass der Widerstand, der auftritt, wenn die Joche 41 und 42 leicht
pressgepasst werden, und eine Spannung, der der Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser durch die Joche 41 und 42,
die somit leicht pressgepasst werden, ausgesetzt wird, durch Einstellen
einer Kontaktfläche zwischen dem Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser und den Jochen 41 und 42 eingestellt
werden. Ferner ist die obere Kante auf der Seite der Abdeckung 52 des Abschnitts 51e mit
verringertem Durchmesser so ausgelegt, dass sie eine abgeschrägte
Oberfläche 51f aufweist, deren Höhe auf
der Seite des Innendurchmessers kleiner als auf der Seite ihres
Außendurchmessers ist, sodass der Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser als eine Führung dient, wenn die
Magnetflusssammeljoche 41 und 42 leicht pressgepasst
werden.
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Wie
in 3B veranschaulicht ist, sind die Hall-ICs 30 mit
linearer Ausgangsgröße, die magnetempfindliche
Elemente sind, in den Spalten 43 und 44 zwischen
den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 angeordnet.
Die Hall-IC 30 gibt ein Signal in Übereinstimmung
mit einem Betrag der durch sie gehenden Magnetflüsse aus.
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Wie
in 3A veranschaulicht ist, weist das Substrat 31 eine
Form auf, die außerhalb der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 angepasst werden kann
und in der Passlöcher 32 ausgebildet sind. Die
Passlöcher 32 sind so ausgelegt, dass die an dem
Substrat 31 befestigten Hall-ICs 30 in den Spalten 43 und 44 zwischen
den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 genau angeordnet
werden, indem sie von an dem Gehäusekörper 51 ausgebildeten
Passvorsprüngen 56 durchdrungen werden, wenn das
Substrat 31 an dem Gehäusekörper 51 angebracht
wird.
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In
dem Drehwinkelsensor 1 mit einer solchen Struktur geht
der durch den ringförmigen Permanentmagneten 20 erzeugte
Magnetfluss durch die Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42).
Wenn sich hier der ringförmige Permanentmagnet 20 zusammen
mit dem Rotor 10 dreht, ändert sich ein Verhältnis
eines Betrags der Magnetflüsse, die durch die Spalte 43 und 44 gehen,
wo die Hall-ICs 30 angeordnet sind, zu einem Betrag der
Magnetflüsse, die nicht durch die Spalte 43 und 44 gehen,
wobei die Hall-ICs 30 in Übereinstimmung mit den
Drehwinkeln des ringförmigen Permanentmagneten 20 andere
erfasste Werte ausgeben. Da der Drehwinkel des ringförmigen
Permanentmagneten 20 auf der Grundlage eines durch die
Hall-IC 30 erfassten Werts bestimmt werden kann, kann somit
ein zu erfassender Drehwinkel des zu erfassenden Elements (des Rotors 10)
spezifiziert werden. Da die Magnetflusssammeljoche 40 an
der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt
sind, die aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten
als das Gehäuse 50 hergestellt ist, ist hier das
Ausmaß der Ausdehnung oder der Zusammenziehung der Führungsröhre 54,
wenn sich das Gehäuse 50 wegen Wärme
ausdehnt oder zusammenzieht, klein; somit ist ein Betrag der Bewegung
der Joche 40, die in Übereinstimmung mit der Ausdehnung
oder mit der Zusammenziehung der Führungsröhre 54 auftritt, ebenfalls
klein. Dadurch kann die Bewegung der Magnetflusssammeljoche 40 wegen
Temperatur und Änderung der Spalte 43 und 44 der
Joche 40, die der oben erwähnten Bewegung zugeordnet
ist, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Magnetflusssammeljoche 40 in
das Gehäuse eingebettet sind, unterdrückt werden.
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Hierbei
entsprechen die Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42)
in der Ausführungsform dem ringförmigen Joch in
der vorliegenden Erfindung, die Hall-IC 30 dem magnetempfindlichen
Element und die Führungsröhre 54 der
röhrenförmige Wand.
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Wie
oben festgestellt wurde, ist der Drehwinkelsensor 1 gemäß der
Ausführungsform ein Drehwinkelsensor 1, in dem
der ringförmige Permanentmagnet 20 so vorgesehen
ist, dass er mit dem Rotor 10, der mit dem zu erfassenden
Element verbunden ist, einteilig drehbar ist, wobei die Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42)
die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen
Permanentmagneten 20 mit einem bestimmten Zwischenraum
umgeben, der zwischen der Außenumfangsoberfläche
und den Jochen 40 ausgebildet ist, wobei die in den Spalten 43 und 44 zwischen
den Magnetflusssammeljochen 40 angeordneten Hall-ICs 30 innerhalb
des durch den Gehäusekörper 51 und durch
die Abdeckung 52 gebildeten Gehäuses 50 angeordnet
sind. In dem Gehäusekörper 51 ist die
Führungsröhre 54 vorgesehen, die die
Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten 20 umgibt,
wobei ein bestimmter Zwischenraum Ls ausgebildet ist. Die Führungsröhre 54 ist
aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten
als das Gehäuse 50 hergestellt und die Magnetflusssammeljoche 40 sind
an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt.
Bei dieser Struktur ist das Ausmaß der Ausdehnung oder
der Zusammenziehung der Führungsröhre 54,
die wegen der Temperatur auftritt, kleiner als das des Gehäuses 50,
da die Führungsröhre 54 aus einem Material
mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse 50 hergestellt
ist. Folglich ist ein Betrag der Bewegung der an der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 befestigten Magnetflusssammeljoche 40,
die in Übereinstimmung mit der Ausdehnung oder mit der
Zusammenziehung der Führungsröhre 54 auftritt,
ebenfalls klein. Dadurch werden eine Bewegung der Magnetflusssammeljoche 40,
die wegen der Temperatur auftritt, und eine Änderung der
Spalte 43 und 44 zwischen den Jochen 40, die
im Zusammenhang mit der Bewegung der Joche auftritt, im Vergleich
zu dem herkömmlichen Beispiel, in dem die Magnetflusssammeljoche
in das Gehäuse eingebettet sind, unterdrückt und
klein; somit kann die Änderung der Ausgangsgrößen
der Hall-IC 30, die wegen der Temperatur auftritt, unterdrückt
werden, was die Ausgangskennlinien des Drehwinkelsensors 1 zu
verbessern ermöglicht. Da die Magnetflusssammeljoche 40 nicht
vollständig in das Gehäuse 50 eingebettet
sind und die Anzahl der darin einzubettenden Teile klein ist, wird
darüber hinaus die Anzahl der Abschnitte, die eine strenge
Maßprüfung benötigen, klein. Somit wird
die Anzahl der Produktionsprozesse des Drehwinkelsensors 1 verringert, was
zur Kostensenkung beiträgt.
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Ferner
ist an der Innenumfangsoberfläche der Außenumfangswand 51a des
Gehäusekörpers 51 der Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser ausgebildet. Der Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser ist so ausgelegt, dass die räumliche Entfernung
zwischen dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser
und der Führungsröhre 54 etwas kleiner
als die Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 40 ist, wobei
die Joche 40 zwischen der Führungsröhre 54 und
dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser leicht pressgepasst
werden können. Bei dieser Struktur werden die Magnetflusssammeljoche 40 ohne
einen Zwischenraum an der Außenumfangsoberfläche 54a der
Führungsröhre 54 befestigt, indem sie
durch den Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser in
Richtung der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet
werden, sodass die räumliche Entfernung C zwischen dem
ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 über
die gesamte Umfangsrichtung konstant gehalten werden kann. Dementsprechend kann
ein Betrag der in die Magnetflusssammeljoche 40 abgelenkten
Magnetflüsse stabilisiert werden, was ermöglicht,
dass der Drehwinkelsensor 1 ausgezeichnete Ausgangskennlinien
bereitstellt. Ferner besteht selbst dann, wenn sich der Gehäusekörper 51 zusammenzieht,
keine Befürchtung, dass die räumliche Entfernung
C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und
den Magnetflusssammeljochen 40 wegen sofortiger Bewegung
der Joche 40 in der Richtung von der Führungsröhre 54 weg drastisch
geändert werden kann, da es einen Spielraum in einer Schrumpfzugabe
des Abschnitts 51e mit verringertem Durchmesser gibt, der
so groß ist, wie die Joche 40 leicht pressgepasst
werden. Darüber hinaus werden selbst dann, wenn sich der
Gehäusekörper 51 wegen Wiederholung der
Ausdehnung und der Zusammenziehung etwas zusammenzieht, die Magnetflusssammeljoche 40 nicht
von der Führungsröhre 54 beabstandet,
bevor sich der Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser über
den oben erwähnten Spielraum der Schrumpfzugabe hinaus
zusammenzieht, was die Haltbarkeit des Drehwinkelsensors 1 zu
verbessern ermöglicht. Da die Magnetflusssammeljoche 40 durch
den Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser in Richtung
der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet
werden, ist hier die Führungsröhre 54 immer
einer Belastung von den Jochen 40 ausgesetzt. Wenn die
Führungsröhre 54 aus einem Material mit
einer hohen Steifigkeit wie etwa PPS und PEEK hergestellt ist, kann
die Dicke Ls in der radialen Richtung der Führungsröhre 54 in Übereinstimmung
mit der Steifheit dünn gemacht werden. Da die räumliche
Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und
den Magnetflusssammeljochen 40 in diesem Fall kleiner ist,
geht ein größerer Betrag des Magnetflusses durch
die Joche 40. was ermöglicht, dass der Drehwinkelsensor 1 ausgezeichnete
Ausgangskennlinien bereitstellt.
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Darüber
hinaus ist die Führungsröhre 54 aus einem
nichtmagnetischen Material hergestellt, sodass der Magnetfluss nicht
in die Führungsröhre 54 abgelenkt wird,
sodass ein Betrag der durch die Magnetflusssammeljoche 40 gehenden
Magnetflüsse stabilisiert wird, was ermöglicht,
dass der Drehwinkelsensor 1 ausgezeichnete Ausgangskennlinien
bereitstellt.
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Ferner
sind die Hall-ICs 30 so ausgelegt, dass sie in den durch
Teilen des ringförmigen Jochs in zwei Teile entlang einer
Durchmesserlinie ausgebildeten Spalten 43 und 44 angeordnet
sind. Bei dieser Struktur sind die Spalte 43 und 44 in
180°-Positionen in der Umfangsrichtung angeordnet; und
somit können bei Bedarf Signalausgangsgrößen
erzeugt werden, die jeweils dieselbe Phase oder zueinander entgegengesetzte
Phasen aufweisen, wenn die Hall-IC 30 in jedem der Spalte 43 und 44 angeordnet ist.
Da der Drehwinkel auf der Grundlage der Ausgangsgrößen
der in jedem der Spalte 43 und 44 angeordneten
Hall-ICs 30 erfasst wird, kann ferner die Erfassungsgenauigkeit
des Drehwinkelsensors 1 verbessert werden.
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In
der oben erwähnten Ausführungsform ist der Fall
beschrieben worden, in dem die Führungsröhre 54 aus
einem Harzmaterial hergestellt ist; allerdings kann die Führungsröhre
aus einem Nichteisenmetallmaterial wie etwa Aluminium (linearer Ausdehnungskoeffizient:
2,3·10–5°C–1), Kupfer (linearer Ausdehnungskoeffizient:
1,7·10–5°C–1) und rostfreier Stahl (linearer
Ausdehnungskoeffizient: 1,7·10–5°C–1) hergestellt sein, sofern das
Material nicht durch Magnetismus beeinflusst wird und eine hohe
Festigkeit aufweist. Diese sind Nichteisenmetallmaterialien mit einer
ausgezeichneten Verarbeitbarkeit und können leicht die
Führungsröhre 54 ausbilden, deren Dicke W3
in der radialen Richtung dünn ist und in Umfangsrichtung über
den gesamten Umfang gleichbleibend ist. Eine aus einem solchen Nichteisenmetallmaterial hergestellte
Führungsröhre ist im Vergleich zu einer aus einem
Harzmaterial mit einer hohen Steifigkeit hergestellten Führungsröhre
selbst dann nicht brüchig, wenn die Dicke W3 in der radialen
Richtung dünn ist, sodass eine Führungsröhre
mit ausgezeichneter Haltbarkeit erhalten werden kann.
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Da
Aluminium und bzw. rostfreier Stahl kleine lineare Ausdehnungskoeffizienten
aufweisen, ist hier somit das Ausmaß der wegen der Temperatur auftretenden
Ausdehnung oder Zusammenziehung einer aus Aluminium oder rostfreiem
Stahl hergestellten Führungsröhre unter den oben
erwähnten Nichteisenmetallmaterialien kleiner als das einer
aus einem Harzmaterial hergestellten Führungsröhre. Dementsprechend
kann in der Führungsröhre, die aus Aluminium oder
rostfreiem Stahl hergestellt ist, die räumliche Entfernung
C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und
den Magnetflusssammeljochen 40 im Vergleich zu dem Fall,
in dem die aus einem Harzmaterial hergestellte Führungsröhre
angenommen wird, annähernd konstant gehalten werden. Darüber
hinaus kann die Änderung der Spalte 43 und 44 zwischen
den Magnetflusssammeljochen 40, die wegen der Temperatur
auftritt, unterdrückt werden. Wenn eine Führungsröhre
mit einer Zylinderform aus einem Nichteisenmetallmaterial hergestellt
ist, kann die Führungsröhre eine mit einer ausgezeichneten
Ausgleichskraft gegen Verwindung sein; und somit wird die Führungsröhre
nach der Verwindung des Gehäuses 50 selbst dann
nicht stark verwunden, wenn das Gehäuse 50 der
Verwindung ausgesetzt wird. Somit kann die räumliche Entfernung
C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und
den Magnetflusssammeljochen 40 auch in diesem Fall annähernd
konstant gehalten werden, was eine Änderung der räumlichen
Entfernung der Spalte 43 und 44 zu unterdrücken
ermöglicht.
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Selbst
wenn sich die Führungsröhre 54 innerhalb
des Gehäuses 50 wegen der Ausdehnung oder der
Zusammenziehung des Gehäuses 50 bewegt, bewegen
sich ferner die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 einteilig
mit der Führungsröhre 54, da die Joche 41 und 42 an
der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt
sind, in der kaum eine Deformation auftritt. Somit wird wenigstens
die räumliche Entfernung der Spalte 43 und 44 zwischen
den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 annähernd
konstant gehalten, was ermöglicht, dass die Ausgangskennlinien
des Drehwinkelsensors 1 nicht stark beeinflusst werden.
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5A und 5B sind
graphische Darstellungen, die die Ausgangskennlinien (Nichtlinearität)
veranschaulichen: des Drehwinkelsensors gemäß der
in 4A und 4B veranschaulichten
Ausführungsform, in der die Magnetflusssammeljoche 40 an
der Außenumfangsoberfläche 54a der aus
Aluminium hergestellten Führungsröhre 54 befestigt
sind; und des Drehwinkelsensors gemäß dem herkömmlichen
Beispiel, in dem die Magnetflusssammeljoche in ein Harzmaterial,
das den Gehäusekörper bildet, eingebettet sind.
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Anhand
von 3B ist hier die Stellung des ringförmigen
Permanentmagneten 20 in 5A und 5B ein Drehwinkel von 0°, wenn
eine Linie (eine Gerade Y senkrecht zu einer Linie X, die gegenüberliegende
Flächen jedes Endes der Magnet-Halbkreisabschnitte 21 und 22 verbindet),
die den N-Pol und den S-Pol des ringförmigen Permanentmagneten 20 verbindet,
durch jeden der Spalte 43 und 44 zwischen den
Magnetflusssammeljochen 41 und 42 geht. Ferner
ist die Stellung des Magneten 20 in 5A und 5B ein Drehwinkel von 100°, wenn
der ringförmige Permanentmagnet 20 aus der in 3B veranschaulichten Stellung um 100° in
Uhrzeigerrichtung gedreht worden ist.
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In 5A und 5B ist
in einem Erfassungsbereich, der innerhalb des Bereichs von 0° bis
100° eingestellt ist, eine Linie, die eine theoretische
Ausgangsspannung der Hall-IC 30, wenn eine Winkelstellung
des ringförmigen Permanentmagneten 20 in der unteren
Grenzstellung in dem Erfassungsbereich ist, und ihre theoretische
Ausgangsspannung. wenn die Winkelstellung der Hall-IC 30 auf
die obere Grenzstellung in dem Gebiet eingestellt ist, verbindet,
als eine ideale Gerade eingestellt; und ist eine Nichtlinearität
(Abweichung % FS) einer tatsächlichen Ausgangsspannung
der Hall-IC gegenüber der idealen Geraden bei jeder Winkelstellung
innerhalb des Erfassungsbereichs veranschaulicht. 5A veranschaulicht
hier eine Hysterese, d. h. die Nichtlinearität (% FS),
bei jedem Drehwinkel des Drehwinkelsensors gemäß der
Ausführungsform und 5B veranschaulicht
dasselbe für den Drehwinkelsensor gemäß dem
herkömmlichen Beispiel.
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In
dem Drehwinkelsensor gemäß der Ausführungsform
ist in Übereinstimmung mit den gesamten Temperaturumgebungen
von tiefer Temperatur (–40°C) bis zu hoher Temperatur
(+135°C) annähernd dieselbe Nichtlinearität
gezeigt, was keine starke Differenz zwischen jeder Temperatur zeigt. Andererseits
zeigen die Ergebnisse in dem Drehwinkelsensor gemäß dem
herkömmlichen Beispiel, dass seine Nichtlinearität
stark von der Temperatur abhängt. Dementsprechend ist bestätigt
worden, dass der Drehwinkelsensor gemäß der Ausführungsform im
Vergleich zu dem des herkömmlichen Beispiels stabilere
Ausgangsgrößen bereitstellt, ohne stark durch
die Temperatur beeinflusst zu werden.
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Wie
oben festgestellt wurde, kann die aus einem Nichteisenmetallmaterial
wie etwa Aluminium, Kupfer und rostfreiem Stahl hergestellte Führungsröhre 54 leicht
mit einer Dicke ausgebildet werden, die kleiner als die aus einem
Harzmaterial hergestellte Führungsröhre und gleichbleibend über
die gesamte Umfangsrichtung ist. Außerdem weist ein Metallmaterial
einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und ein kleines
Ausmaß der Ausdehnung oder Zusammenziehung wegen der Temperatur
auf, sodass die räumliche Entfernung C zwischen den an der
Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigten
Magnetflusssammeljochen 40 und dem ringförmigen
Permanentmagneten 20 über die gesamte Umfangsrichtung
annähernd konstant gehalten werden kann und die räumlichen
Entfernungen der Spalte 43 und 44 zwischen den
Magnetflusssammeljochen 40 unter einer Temperaturumgebung, bei
der sich das Gehäuse 50 stark ausdehnt oder zusammenzieht,
ebenfalls annähernd konstant gehalten werden kann. Somit
kann ein Drehwinkelsensor erhalten werden, der stabilere Ausgangskennlinien bereitstellen
kann, ohne durch eine Temperaturdifferenz beeinflusst zu werden.
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In
der oben erwähnten Ausführungsform ist beispielhaft
der Fall beschrieben worden, in dem der Abschnitt 51e mit
verringertem Durchmesser über dem gesamten Umfang der Innenumfangsoberfläche der
Außenumfangswand 51a des Gehäusekörpers 51 ausgebildet
ist. Allerdings kann der Abschnitt mit verringerten Durchmesser
entlang der Innenumfangsoberfläche des Gehäusekörpers 51 mit
einem bestimmten Zwischenraum ausgebildet werden, der zwischen der
Führungsröhre 54 und dem Abschnitt mit
verringertem Durchmesser ausgebildet wird, sofern die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 zwischen
dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser und der Führungsröhre 54 gehalten
werden können. Auch bei dieser Struktur können
dieselben Wirkungen wie in der oben erwähnten Ausführungsform
erhalten werden. Da eine Kontaktfläche zwischen den Magnetflusssammeljochen 40 und
dem Gehäusekörper 51 durch diese Struktur
begrenzt ist, kann ferner eine Ortsverlagerung der Magnetflusssammeljoche 40,
die wegen einer Belastung auftritt, falls sie in dem Gehäusekörper 51 stattfindet,
im Vergleich zu dem Fall, in dem der Abschnitt mit verringertem
Durchmesser über den gesamten Umfang der Innenumfangsoberfläche
ausgebildet ist, unterdrückt werden. Dementsprechend kann
ein Drehwinkelsensor erhalten werden, dessen Ausgangskennlinien
durch die Belastung kaum beeinflusst werden.
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Ferner
können die Magnetflusssammeljoche 40 nur an der
Führungsröhre 54 durch ein Klebemittel usw.
befestigt werden, sodass die Joche 40 nicht in Kontakt
mit dem Gehäusekörper 51 stehen, der durch
die Außentemperatur beeinflusst wird. Bei dieser Struktur
kann die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen
Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 annähernd konstant
gehalten werden, ohne stark geändert zu werden, selbst
wenn sich das Gehäuse 50 wegen Wärme
ausdehnt oder zusammenzieht, wobei demzufolge ein Drehwinkelsensor
erhalten werden kann, der stabilere Ausgangskennlinien bereitstellen
kann.
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Ferner
ist in der oben erwähnten Ausführungsform beispielhaft
der Fall, beschrieben worden, in dem der Rotor und der ringförmige
Permanentmagnet dadurch, dass der ringförmige Permanentmagnet
an der Außenumfangsoberfläche des Rotors ausgebildet
ist, zu einem Teil integriert sind; allerdings kann angenommen werden,
dass ein Rotor, der aus einem magnetischen Material hergestellt
ist, magnetisiert wird, sodass der Rotor selbst eine Zweipolstruktur
mit N und S in der Umfangsrichtung als Ganzes aufweist.
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6A ist eine schematische Darstellung, die
einen in 3B veranschaulichten Zustand
der in dem Spalt 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 angeordneten
Hall-IC 30, von der Querseite des Gehäusekörpers 51 aus
gesehen, veranschaulicht; und 6B ist
eine Ansicht, die eine Abwandlung davon veranschaulicht.
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Wie
in 3A veranschaulicht ist, sind in
der oben erwähnten Ausführungsform die an dem
Substrat 31 befestigten Hall-ICs 30 so ausgelegt,
dass sie sich in den Spalten 43 und 44 zwischen
den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 befinden,
indem sie die auf der Seite des Gehäuses 50 ausgebildeten Passvorsprünge 56 durch
die in dem Substrat 31 ausgebildeten Passlöcher 32 durchdringen,
wenn das Substrat 31 an dem Gehäusekörper 51 angebracht
wird. Wie in 6A veranschaulicht ist,
wird somit eine Breite D des Spalts 43 so bestimmt, dass sie
größer ist, damit die Anordnung der Hall-ICs 30 in den
Spalten 43 und 44 angesichts von Änderungen des
Durchmessers B des Passvorsprungs 56, des Durchmessers
C des Passlochs 32, der Entfernung A zwischen der an dem
Substrat 31 befestigten Hall-IC 30 und dem Passvorsprung 56,
einer Dicke E der Hall-IC 30 oder dergleichen und Ortsverlagerungen der
Magnetflusssammeljoche 41 und 42 nicht gestört wird.
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Wenn
die Führungsröhre 54 aus einem Nichteisenmetallmaterial
mit einem kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt
wird, wird hier die Führungsröhre 54 zu
einer solchen, in der eine Belastung oder Verwindung wegen der Verformung kaum
auftritt. In diesem Fall kann eine Ortsverlagerung der an der Außenumfangsoberfläche
der Führungsröhre 54 befestigten Magnetflusssammeljoche 41 und 42 unterdrückt
werden. Da das Substrat 31 eine Form aufweist, die über
die Außenumfangsoberfläche der Führungsröhre 54 passt,
kann die Führungsröhre 54 ferner für
die Passung der Hall-IC 30 verwendet werden.
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Wie
in 6B veranschaulicht ist, können somit
der Passvorsprung 56 und das Passloch 32, die
für die Passung verwendet werden, weggelassen werden. In
dem Fall kann die Breite D der Spalte 43 und 44 zwischen
den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 nur angesichts
der Änderungen der Dicke E der Hall-IC 30 oder
dergleichen ohne Beachtung der oben erwähnten Änderungen
des Durchmessers B des Passvorsprungs 56, des Durchmessers
C des Passlochs 32 und der Entfernung A zwischen der an dem
Substrat 31 befestigten Hall-IC 30 und dem Passvorsprung 56 bestimmt
werden.
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Dadurch
kann die Breite D der Spalte 43 und 44 im Vergleich
zu dem Fall, in dem der Ort unter Verwendung des Passvorsprungs 56 bestimmt
wird, kleiner eingestellt werden; im Ergebnis kann die Diffusion
der durch die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 gehenden
Magnetkräfte (Magnetflüsse) unterdrückt werden,
um die durch die Hall-IC 30 gehenden Magnetkräfte
zu erhöhen, was die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkelsensors
zu verbessern ermöglicht.
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Wie
oben festgestellt wurde, können bei der Struktur, in der
die Führungsröhre 54 aus einem Nichteisenmetallmaterial
wie etwa Aluminium hergestellt ist und die Hall-IC 30 an
dem Substrat 31 befestigt ist, das so angeordnet ist, dass
es über die Außenumfangsoberfläche der
Führungsröhre 54 angepasst ist, der auf
der Seite des Gehäuses 50 ausgebildete Passvorsprung 56 und
das in dem Substrat 31 ausgebildete Passloch 32 weggelassen
werden.
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Damit
können die Spalte 43 und 44 zwischen den
Magnetflusssammeljochen 41 und 42 kleiner ausgelegt
werden und daher die durch die in den Spalten 43 und 44 angeordneten
Hall-ICs 30 gehenden Magnetkräfte erhöht
werden, was die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkelsensors zu verbessern
ermöglicht. Darüber hinaus kann die Anzahl der Produktionsprozesse
eines Drehwinkelsensors verringert werden, was zur Kostensenkung
beiträgt.
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Wenn
der Passvorsprung 56 und das Passloch 32 weggelassen
werden, können an der oberen Kantenfläche auf
der Seite der Abdeckung 52 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42,
die einander über den Spalt gegenüberliegen, wie
in 6B durch punktierte Linien veranschaulicht
ist, geneigte Oberflächen 41b und 42b ausgebildet
werden, sodass die Hall-IC 30 leicht in den Spalt eingeführt
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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