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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magneterkennungsvorrichtung und einen Drehmomentsensor, der die Magneterkennungsvorrichtung enthält.
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HINTERGRUND
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Kontaktlose Drehmomentsensoren erkennen üblicherweise ein Drehmoment, in dem Änderungen in einer Magnetflussdichte erkannt werden, welche durch eine Drehverschiebung eines Torsionsstabs verursacht wird. Beispielsweise beschreibt die
JP 2014 -
149180 A eine Magneterkennungsvorrichtung, welche ein Tragteil zum Tragen einer Platine enthält.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Wenn ein Magnetdetektor nicht auf einem Substrat oberflächenmontiert ist, sondern stattdessen senkrecht zur Substratoberfläche oder sonst wie angeordnet ist, besteht die Gefahr, dass Erkennungsfehler auftreten können, wenn der Magnetdetektor gekippt wird. Wenn weiterhin ein anderes Bauteil separat vorgesehen wird, um den Magnetdetektor auf dem Substrat abzustützen, wie in der
JP 2014-149180 A beschrieben, nimmt die Anzahl von Bauteilen zu.
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Mit Blick hierauf ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Magneterkennungsvorrichtung mit verbesserter Erkennungsgenauigkeit sowie eine Drehmomentsensor zu schaffen, der die Magneterkennungsvorrichtung enthält.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Magneterkennungsvorrichtung mit den Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Figurenliste
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Die Erfindung ergibt sich zusammen mit weiteren Einzelheiten, Aspekten und Vorteilen hiervon am besten aus der nachfolgenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und der zugehörigen Zeichnung. Es zeigt:
- 1 einen zusammenfassenden Überblick über ein Lenksystem mit einem Drehmomentsensor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Drehmomentsensors einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von Relativpositionen eines mehrpoligen Magneten, eines Magnetjochs und einer Magneterkennungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Magneterkennungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine Seitenansicht auf eine Magneterkennungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine Ansicht aus Richtung VI in 5;
- 7 eine Schnittansicht entlang Linie VII-VII in 6;
- 8 eine Schnittansicht einer Magnetkollektoreinheit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 9 eine perspektivische Ansicht des Zusammenbaus einer Magnetkollektoreinheit und einer Sensoreinheit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 10 eine perspektivische Ansicht des Zusammenbaus eines Kollektorrings und eines Substrats einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 11 eine Seitenansicht, welche schematisch einen Kollektorring, einen Kollektorringhalter und ein Substrat einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 12 eine Draufsicht, welche Relativlagen eines Kollektorabschnitts und eines Substrats einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 13 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Sensoreinheit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 14 eine Seitenansicht auf ein Substrat und einen Magnetsensor einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 15 eine Ansicht aus Richtung XV in 14;
- 16 eine Ansicht aus Richtung XVI in 14;
- 17 eine Ansicht aus Richtung XVII in 14;
- 18 eine perspektivische Ansicht eines Substrats einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 19 eine Draufsicht auf ein Substrat einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 20 ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines Magnetsensors einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert;
- 21 eine Draufsicht auf ein Substrat einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
- 22 eine Draufsicht auf ein Substrat einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 23 eine Draufsicht auf ein Substrat einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 24 eine Seitenansicht, welche schematisch einen Kollektorring, einen Kollektorringhalter und ein Substrat einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 25 eine Seitenansicht, welche schematisch einen Kollektorring, einen Kollektorringhalter und ein Substrat einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 26 eine Seitenansicht, welche schematisch einen Kollektorring, einen Kollektorringhalter und ein Substrat einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 27 eine Seitenansicht, welche schematisch einen Kollektorring und ein Substrat einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 28 eine Seitenansicht, welche ein Substrat und einen Magnetsensor eines Referenzbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden eine Magneterkennungsvorrichtung und ein Drehmomentsensor mit einer Magneterkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In der Mehrzahl von Ausführungsformen sind Abschnitte, welche im Wesentlichen gleich aufgebaut sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen, und Erläuterungen hiervon können aus Gründen der Einfachheit weggelassen sein.
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<Erste Ausführungsform>
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 20 gezeigt. Weiterhin ist jede Figur eine schematische Ansicht, und dies trifft auch auf die Figuren der später noch zu beschreibenden Ausführungsformen zu. Wie in 1 gezeigt, ist ein Drehmomentsensor 10 bei einer elektrischen Lenkkraftunterstützungsvorrichtung 80 im Einsatz, welche den Lenkvorgang beispielsweise eines Fahrzeugs unterstützt.
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1 zeigt einen Gesamtüberblick über ein Lenksystem 90, welches die Lenkkraftunterstützungsvorrichtung 80 enthält. Hierbei ist eine Lenkwelle 92 mit einem Lenkrad 91 in Verbindung.
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Die Lenkwelle 92 enthält eine Eingangswelle 11, welche als erste Welle dient, und eine Ausgangswelle 12, welche als zweite Welle dient. Die Eingangswelle 11 ist mit dem Lenkrad 91 verbunden. Der Drehmomentsensor 10, der ein auf die Lenkwelle 92 aufgebrachtes Drehmoment erkennt, befindet sich zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12. Ein Ritzelgetriebe 96 ist an einem Ende der Ausgangswelle 12 entfernt von der Eingangswelle 11 angeordnet. Das Ritzelgetriebe 96 ist in Getriebeverbindung mit einer Zahnstange 97. Die beiden Enden der Zahnstange 97 sind über beispielsweise Spurstangen mit einem Paar von Rädern 98 verbunden.
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Wenn folglich ein Fahrer das Lenkrad 91 dreht, dreht auch die Lenkwelle 92, welche mit dem Lenkrad 91 verbunden ist. Diese Drehbewegung der Lenkwelle 92 wird vom Ritzelgetriebe 96 in eine Linearbewegung der Zahnstange 97 umgewandelt. Das Paar von Rädern 98 wird dann um einen Winkel entsprechend einem Verschiebungsbetrag der Zahnstange 97 eingeschlagen.
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Die elektrische Lenkkraftunterstützungsvorrichtung 80 enthält einen Motor 81, ein Untersetzungsgetriebe 82 und eine Steuerung 85 (nachfolgend als „ECU“ bezeichnet). Der Motor 81 gibt ein Unterstützungsdrehmoment aus, das den Fahrer beim Drehen des Lenkrads 91 unterstützt. In 1 sind der Motor 81 und die ECU 85 separat dargestellt, sie können jedoch auch zusammengefasst sein.
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Das Untersetzungsgetriebe 82 stuft eine Drehung des Motors 81 herunter und überträgt diese auf die Lenkwelle 92. Mit anderen Worten, die elektrische Lenkkraftunterstützungsvorrichtung 80 der vorliegenden Ausführungsform ist eine sogenannte Wellenunterstützungsvorrichtung. Die elektrische Lenkkraftunterstützungsvorrichtung 80 kann jedoch auch eine sogenannte Zahnstangenunterstützungsvorrichtung sein, bei der die Drehung des Motors 81 auf die Zahnstange 97 übertragen wird.
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Die ECU 85 erhält das vom Drehmomentsensor 10 ausgegebene Lenkmoment und steuert den Betrieb des Motors 81 entsprechend dem erkannten Lenkmoment.
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Wie in 2 gezeigt, enthält der Drehmomentsensor 10 einen Torsionsstab 13, einen mehrpoligen Magneten 15, ein Magnetjoch 16 und eine Magneterkennungsvorrichtung 1. In 2 sind ein Jochhalter 19, ein Kollektorringhalter 25 und ein Substrathalter 31, welche später noch beschrieben werden, aus Gründen der Einfachheit der Darstellung weggelassen.
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Ein Ende des Torsionsstabs 13 ist mit der Eingangswelle 11 verbunden und das andere Ende des Torsionsstabs 13 ist mit der Ausgangswelle 12 verbunden (über Stifte 14). Folglich ist der Torsionsstab 13 koaxial mit der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 entlang der Drehachse O verbunden. Der Torsionsstab 13 ist ein elastisches stabförmiges Bauteil und wandelt ein auf die Lenkwelle 92 aufgebrachtes Drehmoment in eine Torsionsverschiebung um.
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Der mehrpolige Magnet 15 ist als Zylinder ausgebildet und an der Eingangswelle 11 befestigt. Der mehrpolige Magnet 15 ist so magnetisiert, dass N-Pole und S-Pole sich entlang einer Umfangsrichtung abwechseln. In der vorliegenden Ausführungsform gibt es 12 Paare von N-Polen und S-Polen für eine Gesamtanzahl von 24 Polen.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist das Magnetjoch 16 im Jochhalter 19 gehalten und bildet innerhalb des vom mehrpoligen Magneten 15 erzeugten Magnetfelds einen Magnetkreis. Hierbei ist der Jochhalter 19 aus einem nichtmagnetischen Material, beispielsweise einem Harz. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Magnetjoch 16 in den Jochhalter 19 eingesetzt.
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Das Magnetjoch 16 enthält ein erstes Joch 17, welches in Richtung Eingangswelle 11 angeordnet ist, und ein zweites Joch 18, welches in Richtung Ausgangswelle 12 angeordnet ist. Das erste Joch 17 und das zweite Joch 18 sind beide aus einem weichmagnetischen Körper in Ringform und an der Ausgangswelle 12 befestigt. Das erste Joch 17 und das zweite Joch 18 liegen radial außerhalb des mehrpoligen Magneten 15.
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Das erste Joch 17 enthält einen Ringabschnitt 171 und Zähne 175. Die Zähne 175 liegen in gleichmäßigen Abständen entlang des gesamten inneren Umfangsrands des Ringabschnitts 171. Das zweite Joch 18 enthält einen Ringabschnitt 181 und Zähne 185. Die Zähne 185 sind in gleichen Abständen entlang des gesamten inneren Umfangsrands des Ringabschnitts 181 angeordnet.
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Die Anzahl der Zähne 175, 185 ist gleich der Anzahl von Polpaaren des mehrpoligen Magneten 15 (z. B. zwölf bei der vorliegenden Ausführungsform). Die Zähne 175 und die Zähne 185 sind zueinander in Umfangsrichtung versetzt, so dass das erste Joch 17 und das zweite Joch 18 mit einem Luftspalt dazwischen aufeinander zuweisen.
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Wenn der Torsionsstab 13 keine Torsionsverschiebung erfährt, das heißt, wenn kein Lenkmoment auf die Lenkwelle 92 wirkt, fallen die Mitten der Zähne 175, 185 mit der Grenze zwischen den N-Polen und S-Polen des mehrpoligen Magneten 15 zusammen.
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Wie in den 4 bis 13 gezeigt, enthält die Magneterkennungsvorrichtung 1 eine Magnetkollektoreinheit 20 und eine Sensoreinheit 30.
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Die Magnetkollektoreinheit 20 enthält einen ersten Kollektorring 21, der als ein erster Magnetkollektor dient, einen zweiten Kollektorring 22, der als ein zweiter Magnetkollektor dient, und den Kollektorringhalter 25, der als ein Magnetkollektorhalter dient. Es sei festzuhalten, dass der Begriff „Kollektor“, der hier verwendet wird, eine magnetische Sammlung bezeichnet.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind die Kollektorringe 21, 22 radial außerhalb des Magnetjochs 16 angeordnet und sammeln einen Magnetfluss vom Magnetjoch 16. Der erste Kollektorring 21 ist in Richtung der Eingangswelle 11 angeordnet und der zweite Kollektorring 22 in Richtung der Ausgangswelle 12. Der erste Kollektorring 21 und der zweite Kollektorring 22 werden durch den Kollektorringhalter 25 gehalten, indem sie beispielsweise hierin eingesetzt sind.
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Wie in 10 etc. gezeigt, ist der erste Kollektorring 21 aus einem weichmagnetischen Körper mit einem im Wesentlichen ringförmigen Ringabschnitt 211 und zwei Kollektorabschnitten 215 gebildet, welche von dem Ringabschnitt 211 radial nach außen vorstehen. Auf ähnliche Weise ist der zweite Kollektorring 22 aus einem weichmagnetischen Körper mit einem im Wesentlichen ringförmigen Ringabschnitt 221 und zwei Kollektorabschnitten 225 gebildet, welche vom Ringabschnitt 221 radial nach außen vorstehen. In der vorliegenden Ausführungsform haben der erste Kollektorring 21 und der zweite Kollektorring 22 im Wesentlichen die gleiche Form. Die Kollektorabschnitte 215 entsprechen einem „ersten Kollektorabschnitt“ und die Kollektorabschnitte 225 entsprechen einem „zweiten Kollektorabschnitt“.
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Die aufeinander zuweisenden Oberflächen der Kollektorabschnitte 215 des ersten Kollektorrings 21 und der Kollektorabschnitte 225 des zweiten Kollektorrings 22 sind im Wesentlichen parallel zueinander. Später noch zu beschreibende Magnetsensoren 45 sind zwischen den Kollektorabschnitten 215 und den Kollektorabschnitten 225 angeordnet.
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Wie in den 4 bis 9 gezeigt, ist der Kollektorringhalter 25 aus einem nichtmagnetischen Material wie einem Harz und enthält ein Ringhalterteil 251, ein Sensoreinheitsgehäuse 255, welche als ein Gehäuse dient, und einen Befestigungsabschnitt 258.
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Das Ringhalterteil 251 hat im Wesentlichen Kreisform. Die Ringabschnitte 211, 221 der ersten und zweiten Kollektorringe 21, 22 sind an einer radial inneren Seite des Ringhalterteils 251 so eingebettet, dass die Kollektorabschnitte 215 und die Kollektorabschnitte 225 um einen bestimmten Betrag beabstandet sind. Hierbei sind zumindest die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Kollektorabschnitte 215, 225 frei von dem Kollektorringhalter 25. Wie in 8 gezeigt, ist die Seite der Kollektorabschnitte 215 des ersten Kollektorrings 21, die von den Kollektorabschnitten 225 weg weist, in das Ringhalterteil 251 eingebettet. Weiterhin stehen die Kollektorabschnitte 225 des zweiten Kollektorrings 22 vom Ringhalterteil 251 so vor, dass die Kollektorabschnitte 215 und die Kollektorabschnitte 225 um einen bestimmten Betrag beabstandet sind. Eine Magnetabschirmung 26, welche externen Magnetismus abblockt, liegt an einer radial äußeren Seite des Ringhalterteils 251.
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Das Sensoreinheitsgehäuse 255 nimmt die Sensoreinheit 30 auf. Wie in den 7 bis 9 gezeigt, ist eine Öffnung 256 in dem Sensoreinheitsgehäuse 255 an einer Seite entgegengesetzt zum Ringhalterteil 251 ausgebildet. Wie weiterhin in 9 gezeigt, ist die Öffnung 256 so ausgebildet, dass sie in eine radial äußere Richtung der Kollektorringe 21, 22 zeigt.
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Wie in 8 gezeigt, ist eine Rippe 257 an der inneren Wand des Sensoreinheitsgehäuses 255 ausgebildet. Die Rippe 257 erstreckt sich entlang der Einführrichtung der Sensoreinheit 30.
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Wie in den 4 bis 6 gezeigt, liegt eine Magnetabschirmung 27, welche äu-ßeren Magnetismus abblockt, am Außenumfang des Sensoreinheitsgehäuses 255.
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Es sei festzuhalten, dass 8 eine erläuternde Ansicht der Magnetkollektoreinheit 20 von 7 ist.
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Der Befestigungsabschnitt 258 befindet sich zwischen dem Ringhalterteil 251 und dem Sensoreinheitsgehäuse 255 und erstreckt sich in einer Richtung tangential zu den Ringabschnitten 211, 221 der Kollektorringe 21, 22. Weiterhin sind Öffnungsabschnitte 259 in dem Befestigungsabschnitt 258 ausgebildet. Schrauben oder dergleichen (nicht dargestellt) werden in die Öffnungsabschnitte 259 eingeführt, um die Magneterkennungsvorrichtung 1 an anderen Bauteilen, beispielsweise einem Gehäuse, zu befestigen.
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Wie in den 9, 12 und 13 gezeigt, enthält die Sensoreinheit 30 einen Substrathalter 31, eine Abdeckung 32, ein Verdrahtungsbauteil 35, ein Substrat 40 und Magnetsensoren 45. Wie durch den Pfeil Y1 gezeigt, wird die Sensoreinheit 30 in das Sensoreinheitsgehäuse 255 von der Öffnung 256 her eingesetzt und damit festgelegt. Mit anderen Worten, gemäß den 10 und 11 werden die Magnetsensoren 45 zwischen die Kollektorabschnitte 215 und die Kollektorabschnitte 225 von einer radial äußeren Richtung der Kollektorringe 21, 22 her eingesetzt. Es sei festzuhalten, dass 11 eine schematische Darstellung des Kollektorringhalters 25 ist.
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Der Substrathalter 31 ist aus einem nichtmagnetischen Material, beispielsweise einem Harz, geformt. Der Substrathalter 31 enthält eine Substratanordnungsfläche 311, an welcher das Substrat 40 festgelegt wird. Hierbei sind Stifte 312 an der Substratanordnungsfläche 311 ausgebildet. Weiterhin ist an einer Seitenfläche 315 des Substrathalters 31 eine Positioniervertiefung 316 ausgebildet. Die Rippe 257 des Sensoreinheitsgehäuses 255 wird in die Positioniervertiefung 316 eingesetzt, so dass die Lage der Sensoreinheit 30 bezüglich des Sensoreinheitsgehäuses 255 festgelegt ist.
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Wie in 7 gezeigt, ist im Substrathalter 31 eine Drahtführung 318 ausgebildet. Die Drahtführung 318 führt das Verdrahtungsbauteil 35 von der Öffnung 256 weg.
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Gemäß den 12 und 13 ist die Abdeckung 32 aus einem nichtmagnetischen Material, beispielsweise einem Harz, und ist so ausgeformt, dass die Öffnung 256 des Sensoreinheitsgehäuses 255 bedeckt ist. Die Abdeckung 32 ist am Substrathalter 31 beispielsweise durch eine Passung befestigt. In der Abdeckung 32 sind ein Drahtdurchlassabschnitt 321 und eine Drahtführung 328 ausgebildet.
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Wie in den 7 und 13 gezeigt, enthält das Verdrahtungsbauteil 35 einen Substratverbinder 351, einen Entlastungsabschnitt 352 und einen Zusammenbauabschnitt 355. Der Substratverbinder 351 ist in Drahteinführöffnungen 42 des Substrats 40 eingesetzt (siehe beispielsweise 15).
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Der Entlastungsabschnitt 352 ist um die Drahtführung 328 herum angeordnet und führt von der Öffnung 256 des Sensoreinheitsgehäuses 255 weg. Weiterhin ist der Entlastungsabschnitt 352 um die Drahtführung 328 herum gesetzt und aus der Öffnung 256 herausgeführt. Die Drahtführung 328 liegt weiter innen als der Substratverbinder 351. Wenn folglich die Sensoreinheit 30 eingesetzt wird und eine Zugbelastung auf die Drahtführung 328 wirkt, wird die Zugbelastung daran gehindert, auf den Verbindungspunkt zwischen Substratverbinder 351 und Substrat 40 zu wirken. Im Ergebnis können Schäden an der elektrischen Verbindung zwischen dem Verdrahtungsbauteil 35 und dem Substrat 40 verhindert werden.
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Eine Mehrzahl von Verdrahtungsbauteilen 35 ist an den Zusammenbauabschnitten 355 zusammengefasst und über den Drahtdurchlassabschnitt 321 herausgeführt. Ein Ende des Verdrahtungsbauteils 35 entgegengesetzt zum Substratverbinder 351 ist mit der ECU 85 verbunden.
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Wie in den 9 bis 19 gezeigt, ist das Substrat 40 als eine im Wesentlichen rechteckförmige flache Karte ausgebildet. Ausschnittabschnitte 41, welche sich am Außenrand des Substrats 40 öffnen, sind im Substrat 40 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform öffnen sich die Ausschnittabschnitte 41 an einer Außenkante 401 des Substrats 40, wobei die Außenkante 401 die in Vorwärtsrichtung liegende Kante des Substrats 40 ist, wenn das Substrat 40 in die Magnetkollektoreinheit 20 eingeführt wird. Weiterhin sind die Ausschnittabschnitte 41 entsprechend der Anzahl von Magnetsensoren 45 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei im Wesentlichen rechteckförmige Ausschnittabschnitte 41 gebildet.
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Weiterhin sind Drahteinführöffnungen 42 und Befestigungsöffnungen 43 im Substrat 40 ausgebildet. Der Substratverbinder 351 des Verdrahtungsbauteils 35 ist in die Drahteinführöffnungen 42 eingesetzt und elektrisch hiermit beispielsweise durch Löten verbunden. Weiterhin ist der Stift 312 des Substrathalters 31 in die Befestigungsöffnungen 43 eingesetzt und hier beispielsweise durch thermische Verformung festgelegt. Im Ergebnis ist das Substrat 40 am Substrathalter 31 befestigt.
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Chipkondensatoren 44 und die Magnetsensoren 45 sind auf dem Substrat 40 oberflächenbefestigt. Die Chipkondensatoren 44 werden verwendet, um beispielsweise Störrauschen zu entfernen.
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Die Magnetsensoren 45 enthalten einen Vergussabschnitt 46 und Anschlüsse 47, wobei der Vergussabschnitt 46 eine später noch zu beschreibende Schaltungseinheit 50 verkapselt. Die Magnetsensoren 45 sind auf dem Substrat 40 an Stellen oberflächenmontiert, wo die Ausschnittabschnitte 41 ausgebildet sind. Genauer gesagt, die Magnetsensoren 45 sind an dem Substrat 40 so angeordnet, dass wenigstens ein Teilabschnitt eines jeden Vergussabschnitts 46 jeden Ausschnittabschnitt 41 überdeckt. Da die Magnetsensoren 45 am Substrat 40 oberflächenmontiert sind, gibt es kein Bauteil zum Halten der Magnetsensoren 45. Folglich können die Magnetsensoren 45 an jedem gewünschten Ort zwischen den Kollektorabschnitten 215, 225 angeordnet werden. Indem weiterhin die Magnetsensoren 45 oberflächenmontiert werden, kann der Chipoberflächenbereich der Magnetsensoren 45 vergrößert werden, und weitere Schaltungskomponenten neben Magneterkennungselementen 511, 521 (werden später beschrieben) können integral in den Magnetsensoren 45 vorgesehen werden.
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Die Oberfläche des Vergussabschnitts 46 ist im Wesentlichen rechteckförmig. Wie in 17 gezeigt, ist eine Breite des Vergussabschnitts 46 (d. h. in 17 eine Länge von links nach rechts) größer als die Breite der Ausschnittabschnitte 41. Mit anderen Worten, ein Rand 465 des Vergussabschnitts 46 in Richtung der Anschlüsse 47 liegt um eine Länge L außerhalb der Ausschnittabschnitte 41.
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Die Anschlüsse 47 stehen von den Längsseiten des Vergussabschnitts 46 vor und sind beispielsweise durch Löten elektrisch mit dem Substrat 40 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Breite des Vergussabschnitts 46 größer als die Breite der Ausschnittabschnitte 41, um einen Lötraum zur Verbindung der Anschlüsse 47 am Substrat sicherzustellen, so dass die Zuverlässigkeit der Verbindung verbessert ist.
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Es sei festzuhalten, dass 17 eine perspektivische Ansicht in Richtung XVII von 13, um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, ist. Weiterhin zeigt 17 nur einen Bereich entsprechend einem der Magnetsensoren 45, und die anderen Abschnitte sind aus Gründen der Einfachheit weggelassen.
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Wie in den 12 und 14 bis 16 gezeigt, enthalten die Magnetsensoren 45 eine Vorderfläche 451, welche vom Substrat 40 weg zeigt, und eine hintere Fläche 452, welche in Richtung Substrat 40 zeigt. Die Kollektorabschnitte 215 des ersten Kollektorrings 21 sind so positioniert, dass sie zur Vorderfläche 451 weisen. Ein Spalt G1 (siehe 14) ist zwischen der Vorderfläche 451 und den Kollektorabschnitten 215 ausgebildet, um Kontakt zu vermeiden.
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Weiterhin sind die Kollektorabschnitte 225 des zweiten Kollektorrings 22 in die Ausschnittabschnitte 41 eingesetzt. Ein Spalt G2 (siehe 14) ist zwischen der hinteren Fläche 452 und den Kollektorabschnitten 225 ausgebildet, um einen Kontakt zu verhindern. Weiterhin können die Spalten G1 und G2 zueinander gleich oder unterschiedlich sein.
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28 zeigt ein Referenzbeispiel, bei dem die Ausschnittabschnitte 41 nicht in einem Substrat 49 ausgebildet sind. In diesem Fall muss ein Spalt G3 zwischen dem Substrat 49 und den Kollektorabschnitten 225 ausgebildet werden, um einen Kontakt zu verhindern. Hierbei ist die Dicke der Magnetsensoren 45 als G1 definiert und die Dicke des Substrats 49 als D2. Somit beträgt ein Magnetkreisspalt G zwischen den Kollektorabschnitten 215 und 225 D1 + D2 + G1 + G3. Im Vergleich dazu, wenn Magnetsensoren nicht oberflächenmontiert sind, ist der Magnetkreisspalt G um die Dicke D2 des Substrats 49 größer, und somit nimmt die Menge an austretendem Magnetfluss zu.
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Im Gegensatz hierzu sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausschnittabschnitte 41 im Substrat 40 ausgebildet und die Kollektorabschnitte 225 sind in die Ausschnittabschnitte 41 eingesetzt.. Folglich beträgt der Magnetkreisspalt G D1 + G1 + G2. Mit anderen Worten, durch Anordnen der Kollektorabschnitte 225 in den Ausschnittabschnitten 41 ist der Magnetkreisspalt G um die Dicke D2 des Substrats 40 kleiner als im Referenzbeispiel von 28. Somit kann ein Magnetkreis gebildet werden, der ähnlich zu dem ist, wenn Magnetsensoren nicht oberflächenmontiert sind.
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Wie in 20 gezeigt, enthalten die Magnetsensoren 45 jeweils eine Schaltkreiseinheit 50.
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Die Schaltkreiseinheit 50 enthält eine erste Schaltung 510, eine zweite Schaltung 520 und eine Prüfschaltung 530.
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Die erste Schaltung 510 enthält ein Magneterkennungselement 511 (in den Figuren mit „Hall“ bezeichnet), einen A/D-Wandler 512, einen Prozessor 513 („DSP“ in den Figuren), einen D/A-Wandler 514 und drei Speichereinheiten 515, 516, 517 („EEPROM“ 1 bis 3 in den Figuren).
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Die zweite Schaltung 520 enthält ein Magneterkennungselement 521, einen A/D-Wandler 522, einen Prozessor 523, einen D/A-Wandler 524 und drei Speichereinheiten 525, 526, 527.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Schaltung 510 für Ausgabezwecke und die zweite Schaltung 520 für Vergleichszwecke. Es sei festzuhalten, dass entsprechende Elemente zwischen der ersten Schaltung 510 und der zweiten Schaltung 520, d. h. Elemente mit Bezugszeichen, welche die gleiche Endziffer haben, im Wesentlichen den gleichen Aufbau haben. Folglich richtet sich die nachstehende Beschreibung auf die erste Schaltung 510, und Erläuterungen der zweiten Schaltung 520 sind aus Gründen der Einfachheit bei Bedarf weggelassen.
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Das Magneterkennungselement 511 ist ein Hall-Element und erkennt einen Magnetfluss zwischen den Kollektorabschnitten 215 und den Kollektorabschnitten 225. Gemäß den 12, 15 und 16 sind, von der Vorderfläche 451 her gesehen, die Magneterkennungselemente 511, 521 an der gleichen Stelle wie die Kollektorabschnitte 215, 225 angeordnet. Folglich kann der Magnetfluss zwischen den Kollektorabschnitten 215 und den Kollektorabschnitten 225 korrekt erkannt werden.
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Nachfolgend wird die Erkennung eines Lenkmoments mit dem Magneterkennungselement 511 erläutert.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Magneterkennungselemente 511, 521 zwischen den Kollektorabschnitten 215 und den Kollektorabschnitten 225 angeordnet. Wenn kein Lenkmoment zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 vorliegt, sind die Mitten der Zähne 175 des ersten Jochs 17 und der Zähne 185 des zweiten Jochs 18 so positioniert, dass sie mit der Grenze zwischen den N-Polen und S-Polen des mehrpoligen Magneten 15 zusammenfallen. Da hierbei die gleiche Anzahl von Magnetfeldlinien der N-Pole und der S-Pole des mehrpoligen Magneten 15 in die Zähne 175, 185 ein- und austritt, bildet jede der Magnetfeldlinien eine geschlossene Schleife innerhalb des ersten Jochs 17 und des zweiten Jochs 18. Im Ergebnis gibt es keinen Magnetflussaustritt zwischen den Jochen 17, 18, und somit ist die Magnetflussdichte, welche von dem Magneterkennungselement 511 erkannt wird, null.
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Wenn zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 ein Lenkmoment aufgebracht wird und im Torsionsstab 13 eine Torsionsversetzung auftritt, wird der mehrpolige Magnet 15, der mit der Eingangswelle 11 in Verbindung ist, in Umfangsrichtung relativ zu den Jochen 17, 19 versetzt, welche an der Ausgangswelle 12 befestigt sind. Im Ergebnis ist die Magnetflussdichte, welche durch das Magneterkennungselement 511 verläuft, im Wesentlichen proportional zum Betrag der Torsionsverschiebung im Torsionsstab 13, und weiterhin wird die Polarität entsprechend der Verdrehrichtung des Torsionsstabs 13 geschaltet. Genauer gesagt, das Magneterkennungselement 511 erkennt die Stärke des Magnetfelds, welches in Dickenrichtung die Magnetsensoren 45 durchläuft, das heißt, in einer Richtung senkrecht zu den Oberflächen der Kollektorabschnitte 215, 225 (in 14 die Richtung von links nach rechts). Das Magneterkennungselement 511 gibt die Stärke des erkannten Magnetfelds als ein Spannungssignal an den A/D-Wandler 512 aus.
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Der A/D-Wandler 512 wandelt das vom Magneterkennungselement 511 ausgegebene Spannungssignal von analog nach digital und gibt dann das digitale Signal an den Prozessor 513 aus.
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Der Prozessor 513 ist ein Computer, beispielsweise ein digitaler Signalprozessor. Der Prozessor 513 berechnet das in der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 erzeugte Drehmoment unter Verwendung von Informationen, die in den Speichereinheiten 515, 516, 517 gespeichert sind, sowie unter Verwendung des Signals, das vom A/D-Wandler 512 eingegeben wird.
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Der D/A-Wandler 514 wandelt die Rechenergebnisse des Prozessors 513 von digital nach analog und gibt das Analogsignal an die Prüfschaltung 530 aus.
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Die Speichereinheiten 515, 516, 517 sind nichtflüchtige Speicher (beispielsweise EEPROMs). Die Speichereinheiten 515, 516, 517 speichern verschiedene Parameter, beispielsweise zur Temperaturkorrektur des Magneterkennungselements 511. Typischerweise speichern die Speichereinheiten 515, 516, 517 jeweils die gleichen Daten.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die drei Speichereinheiten 515, 516, 517 für ein Magneterkennungselement 511 vorgesehen, um eine Speicherredundanz zu haben. Genauer gesagt, der Prozessor 513 liest Daten aus allen drei Speichereinheiten 515, 516, 517 und vergleicht die Daten. Dann wählt der Prozessor 513 einen Parameter auf der Grundlage einer Majoritätsregel, so dass eine Redundanz in den Parametern der Speichereinheiten 515, 516, 517 sichergestellt ist. Wenn beispielsweise der Prozessor 513 einen Parameter P1 aus der Speichereinheit 515, einen Parameter P2 aus der Speichereinheit 516 und einen Parameter P3 aus der Speichereinheit 517 liest und bestimmt, dass P1 ≠ P2 = P3, bestimmt der Prozessor 513, dass P1 anormal ist, und führt die Berechnung unter Verwendung von P2 und P3 durch.
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Die Prüfschaltung 530 enthält eine Bestimmungseinheit 531 und eine Ausgabeeinheit 532.
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Die Bestimmungseinheit 531 führt eine Anomaliebestimmung an einem ersten Rechenergebnis E1, das von der ersten Schaltung 510 ausgegeben wird, und einem zweiten Rechenergebnis E2 durch, das von der zweiten Schaltung 520 ausgegeben wird.
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Die Ausgabeeinheit 532 gibt ein Ausgangssignal entsprechend dem Bestimmungsergebnis der Bestimmungseinheit 531 an die ECU 85 aus. Wenn das erste Rechenergebnis E1 normal ist, gibt die Ausgabeeinheit 532 das erste Rechenergebnis E1 aus. Wenn bestimmt wird, dass entweder das erste Rechenergebnis E1 oder das zweite Rechenergebnis E2 normal ist und das andere anormal, gibt die Ausgabeeinheit 532 ein Signal entsprechend dem normalen ersten Rechenergebnis E1 und dem normalen zweiten Rechenergebnis E2 an die ECU 85 aus.
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Wenn weiterhin sowohl das erste Rechenergebnis E1 als auch das zweite Rechenergebnis E2 als anormal bestimmt werden, gibt die Ausgabeeinheit 532 ein Spannungssignal an die ECU 85 aus, das anzeigt, dass kein normales Signal von den Magnetsensoren 45 ausgegeben wird. Im Ergebnis kann bestimmt werden, dass eine Anomalie in den Magnetsensoren 45 selbst aufgetreten ist, und diese Anomalie kann der ECU 85 mitgeteilt werden.
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Wie oben erläutert, enthält die Magneterkennungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den ersten Kollektorring 21, den zweiten Kollektorring 22, das Substrat 40 und die Magnetsensoren 45.
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Der erste Kollektorring 21 enthält die Kollektorabschnitte 215.
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Der zweite Kollektorring 22 enthält die Kollektorabschnitte 225, wobei die Kollektorabschnitte 225 in einem bestimmten Abstand hierzu zu den Kollektorabschnitten 215 zeigen.
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Die Ausschnittabschnitte 41 sind im Substrat 40 ausgebildet und öffnen sich in der Außenkante 401 des Substrats 40.
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Die Magnetsensoren 45 enthalten die Magneterkennungselemente 511, 521, den Vergussabschnitt 46 und die Anschlüsse 47. Die Magneterkennungselemente 511, 521 erkennen ein von den Kollektorabschnitten 215 und den Kollektorabschnitten 225 gebildetes Magnetfeld. Der Vergussabschnitt 46 verkapselt die Magneterkennungselemente 511, 521. Die Anschlüsse 47 stehen von dem Vergussabschnitt 46 vor und sind mit dem Substrat 40 verbunden. Die Magnetsensoren 45 sind oberflächenmontiert, so dass wenigstens ein Teil des Vergussabschnitts 46 die Ausschnittabschnitte 41 überlappt.
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Die Kollektorabschnitte 215 sind so positioniert, dass sie zur Vorderfläche 451 der Magnetsensoren 45 zeigen, wobei die Vorderfläche 451 vom Substrat 40 weg zeigt. Zumindest ein Abschnitt der Kollektorabschnitte 225 liegt in den Ausschnittabschnitten 41, um zur hinteren Fläche 452 der Magnetsensoren 45 zu zeigen, wobei die hintere Fläche 452 zum Substrat 40 weist.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Magnetsensoren 45 auf dem Substrat 40 oberflächenmontiert. Selbst ohne separat ein Bauteil zum Halten der Magnetsensoren 45 vorzusehen, können die Magnetsensoren 45 zwischen den Kollektorabschnitten 215 und den Kollektorabschnitten 225 positioniert werden. Im Ergebnis kann die Anzahl von Bauteilen verringert werden. Weiterhin kann im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Magnetsensoren 45 nicht auf dem Substrat 40 oberflächenmontiert sind, der Elementoberflächenbereich der Magnetsensoren 45 vergrößert werden. Somit können andere Schaltkreise außerhalb der Magneterkennungselemente 511 und 521, beispielsweise Rechenschaltungen, integral vorgesehen werden.
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Weiterhin sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausschnittabschnitte 41 im Substrat 40 ausgebildet, und die Kollektorabschnitte 225 liegen in den Ausschnittabschnitten 41. Im Ergebnis kann im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Ausschnittabschnitte 41 nicht vorgesehen sind, ein Magnetkreisspalt G zwischen Kollektorabschnitten 215 und den Kollektorabschnitten 225 verkleinert werden. Folglich kann die Menge an austretendem Magnetfluss verringert werden und die Erkennungsgenauigkeit wird verbessert.
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Von der Vorderfläche 451 oder der hinteren Fläche 452 her gesehen sind die Magneterkennungselemente 511, 521 in einem Bereich angeordnet, der mit den Kollektorabschnitten 25, 225 deckend ist. Folglich kann die Stärke des Magnetfelds der Kollektorabschnitte 215, 225 genau erkannt werden.
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Mit anderen Worten, die Kollektorabschnitte 215, 225 müssen keine Flächen überdecken, wo die Magneterkennungselemente 511, 521 der Magnetsensoren 45 nicht vorhanden sind.
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Die Anschlüsse 47 stehen vom Rand 465 des Vergussabschnitts 46 vor, und der Rand 465 liegt außerhalb der Ausschnittabschnitte 41.
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Im Ergebnis kann, wenn beispielsweise die Anschlüsse 47 mit dem Substrat 40 durch ein Verbindungsmaterial, beispielsweise ein Lot, verbunden werden, ein Raum für dieses Verbindungsmaterial sichergestellt werden, und die Verbindung zwischen dem Substrat 40 und den Magnetsensoren 45 lässt sich verbessern.
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Die Magneterkennungsvorrichtung 1 weist weiterhin den Kollektorringhalter 25 auf, der den ersten Kollektorring 21 und den zweiten Kollektorring 22 hält. In der vorliegenden Ausführungsform hält der Kollektorringhalter 25 den ersten Kollektorring 21 und den zweiten Kollektorring 22 einteilig. Im Ergebnis kann im Vergleich zu einem Fall, wo Bauteile zum Halten des ersten Kollektorrings 21 und des zweiten Kollektorrings 22 separat vorgesehen sind, die Anzahl von Bauteilen verringert werden.
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Die Magneterkennungsvorrichtung 1 enthält weiterhin den Substrathalter 31, der das Substrat 40 hält.
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Der Kollektorringhalter 25 enthält das Sensoreinheitsgehäuse 255, welches den Substrathalter 31 aufnimmt. Weiterhin liegt das Sensoreinheitsgehäuse 255 außerhalb (in der vorliegenden Ausführungsform radial außerhalb) des ersten Kollektorrings 21 und des zweiten Kollektorrings 22. Das Sensoreinheitsgehäuse 255 enthält die Öffnung 256, wobei die Öffnung 256 so ausgebildet ist, dass sie sich von dem ersten Kollektorring 21 und dem zweiten Kollektorring 22 weg öffnet.
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Der Substrathalter 31 wird von der Öffnung 256 her in das Sensoreinheitsgehäuse 255 eingesetzt.
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Folglich kann der Substrathalter 31, an dem das Substrat 40 befestigt ist, geeignet mit dem Kollektorringhalter 25 zusammengebaut werden.
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Die Magneterkennungsvorrichtung 1 enthält weiterhin das Verdrahtungsbauteil 35. Das Verdrahtungsbauteil 35 enthält den Substratverbinder 351 in Verbindung mit dem Substrat 40 und verbindet das Substrat 40 mit einer anderen Vorrichtung (in der vorliegenden Ausführungsform mit der ECU 85).
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Das Verdrahtungsbauteil 35 sitzt um die Drahtführung 328 herum, welche von der Öffnung 256 weiter entfernt liegt als der Substratverbinder 351 von der Öffnung 259. Das Ende des Verdrahtungsbauteils 35 entgegengesetzt zum Substratverbinder 351 ist aus der Öffnung 256 herausgeführt.
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Durch Anordnen des Verdrahtungsbauteils 35 um die Drahtführung 328 herum wird, wenn der Substrathalter 31 in die Gehäuse eingesetzt wird, eine Zugbelastung auf die Drahtführung 328 ausgeübt. Folglich kann eine Zugbelastung auf den Verbindungspunkt zwischen Verdrahtungsbauteil 35 und Substrat 40 verringert werden, und Schäden an der Verbindung zwischen dem Verdrahtungsbauteil 35 und dem Substrat 40 lassen sich verhindern.
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Die Positioniervertiefung 316 ist in der Seitenfläche 315 des Substrathalters 31 ausgebildet, wobei die Seitenfläche 315 zu dem Sensoreinheitsgehäuse 255 weist. Weiterhin ist die Rippe 257 in einer Fläche des Sensoreinheitsgehäuses 255 ausgebildet, die zum Substrathalter 31 weist, wobei die Rippe 257 in die Positioniervertiefung 316 eingesetzt wird. Im Ergebnis können die Sensoreinheit 255 und der Substrathalter 31 auf geeignete Weise relativ zueinander positioniert werden.
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Jeder der Magnetsensoren 45 enthält eine Mehrzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform zwei) Magneterkennungselementen 511, 521, die Prozessoren 513, 523 und die Bestimmungseinheit 531.
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Ein entsprechender der Prozessoren 513, 523 ist für jedes Magneterkennungselement 511, 521 vorgesehen.
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Die Bestimmungseinheit 531 führt eine Anomaliebestimmung auf der Grundlage der Rechenergebnisse der Prozessoren 513, 523 durch.
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In der vorliegenden Ausführungsform enthalten die Magnetsensoren 45 die Prozessoren 513, 523 und die Bestimmungseinheiten 531, so dass die Magnetsensoren 45 selbst die Anomaliebestimmung durchführen können. Weiterhin ist in den Magnetsensoren 45 einer der Prozessoren 513, 523 für jedes aus der Mehrzahl von Magneterkennungselementen 511, 521 in redundanter Weise vorgesehen. Selbst wenn daher eine Anomalie in einer der Rechenschaltungen auftritt, kann der Erkennungswert der normal arbeitenden Schaltung verwendet werden, um den Steuerprozess fortzuführen (in der vorliegenden Ausführungsform ist der Steuerprozess die Steuerung der elektrischen Lenkkraftunterstützungsvorrichtung 80 auf der Grundlage des erkannten Lenkmoments).
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Weiterhin sind in den Magnetsensoren 45 für jeden der Prozessoren 513, 523 wenigstens drei Speichereinheiten 515, 516, 517, 525, 526, 527 vorgesehen, um Parameter zu speichern, die von einem entsprechenden der Prozessoren 513, 523 für Berechnungen verwendet werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Speichereinheiten 515, 516, 517, 525, 526, 527 auf redundante Weise vorgesehen. Mit anderen Worten, für einen der Prozessoren 513, 523 sind wenigstens drei Speichereinheiten 515, 516, 517, 525, 526, 527 vorgesehen, und die Parameter werden durch eine Majoritätsregel gewählt, um die Redundanz sicherzustellen.
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Der Drehmomentsensor 10 enthält die Magneterkennungsvorrichtung 1, den Torsionsstab 13, den mehrpoligen Magneten 15 und das Magnetjoch 16.
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Der Torsionsstab 13 ist koaxial mit der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 verbunden und wandelt ein zwischen Eingangswelle 11 und Ausgangswelle 12 aufgebrachtes Drehmoment in eine Torsionsverschiebung. Der mehrpolige Magnet 15 ist mit der Eingangswelle 11 oder dem einen Ende des Torsionsstabs 13 verbunden. Das Magnetjoch 16 ist an der Ausgangswelle 12 oder dem anderen Ende des Torsionsstabs 13 befestigt und bildet einen Magnetkreis innerhalb des vom mehrpoligen Magneten 15 erzeugten Magnetfelds.
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Der erste Kollektorring 21 und der zweite Kollektorring 22 sammeln den Magnetfluss vom Magnetjoch 16 an den Kollektorabschnitten 215, 225.
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Folglich kann die Magneterkennungsvorrichtung 1 ein zwischen Eingangswelle 11 und Ausgangswelle 12 aufgebrachtes Drehmoment geeignet erkennen.
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<Zweite, dritte und vierte Ausführungsformen>
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Eine zweite, dritte und vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ähnlich zur oben beschriebenen Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass Ausschnittabschnitte in einem Substrat unterschiedliche Formen haben.
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In der zweiten Ausführungsform gemäß 21 sind Ausschnittabschnitte 61 eines Substrats 60 kreisförmig. Ohne Einschränkung auf das Beispiel von 18 können anstelle hiervon Ausschnittabschnitte in Halbkreisform oder dergleichen vorgesehen sein.
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In der dritten Ausführungsform gemäß 22 haben Ausschnittabschnitte 63 eines Substrats 62 eine Dreiecksform. Ohne Einschränkung auf die Dreiecksformen können anstelle hiervon polygonale Ausschnittabschnitte vorgesehen sein.
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In der vierten Ausführungsform gemäß 23 sind Ausschnittabschnitte 65 eines Substrats 64 im Wesentlichen oval.
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Weiterhin können Ausschnittabschnitte jeglicher Form vorgesehen sein, solange zumindest ein Abschnitt der Kollektorabschnitte 215, 225 in diesen Ausschnittabschnitten aufgenommen werden kann. Ausschnittabschnitte, die im gleichen Substrat ausgebildet sind, können auch zueinander unterschiedliche Formen haben. Die Anzahl dieser Ausschnittabschnitte ist nicht auf zwei beschränkt, sondern kann eins, drei oder mehr betragen, und sie sind gemäß der Anzahl von Magnetsensoren 45 ausgebildet. Weiterhin können sich diese Ausschnittabschnitte an einer Seite eines Substrats konzentrieren, wie in den Beispielen der ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsformen gezeigt, sie können sich jedoch auch an verschiedenen Seiten befinden. Wenn weiterhin eine Mehrzahl von Ausschnittabschnitten sich über eine Fläche verteilt, werden die Kollektorringe 21, 22 durch Einfassen beider Seiten der Magnetsensoren 45 zusammengebaut, wie in der noch zu beschreibenden fünften Ausführungsform.
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Mit einer derartigen Konfiguration können zumindest die gleichen Effekte wie bei der obigen Ausführungsform erhalten werden.
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<Fünfte Ausführungsform>
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Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 24 gezeigt. Hierbei entspricht 24 der 11 der ersten Ausführungsform. Gleiches trifft auf die 25 bis 27 zu, welche später erläutert werden.
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Wie in 24 gezeigt, ist ein Kollektorringhalter 125 der vorliegenden Ausführungsform aus einem nichtmagnetischen Material wie einem Harz gebildet und in ein erstes Halterbauteil 126 und ein zweites Halterbauteil 127 unterteilt. Der erste Kollektorring 21 ist in das erste Halterbauteil 126 eingebettet und der zweite Kollektorring 22 ist in das zweite Halterbauteil 127 eingebettet.
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Wie durch die Pfeile Y2 in 24 gezeigt, sind bei der vorliegenden Ausführungsform das erste Halterbauteil 126 und das zweite Halterbauteil 127 so zusammengebaut, dass sich das erste Halterbauteil 126 in Richtung der Vorderfläche 451 der Magnetsensoren 45 annähert, wohingegen sich das zweite Halterbauteil 127 in Richtung der hinteren Fläche 452 der Magnetsensoren 45 annähert, so dass die Magnetsensoren 45 eingefasst sind. Hierbei sind ähnlich zu den obigen Ausführungsformen die Kollektorabschnitte 225 des zweiten Kollektorrings 22 in den Ausschnittabschnitten 41 des Substrats 40 angeordnet.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kollektorringhalter 125 in das erste Halterbauteil 126, welches den ersten Kollektorring 21 hält, und das zweite Halterbauteil 127, unterteilt, welches den zweiten Kollektorring 22 hält.
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Folglich kann der Kollektorringhalter 125 zusammengebaut werden, um die Vorderfläche 451 und die hintere Fläche 452 des Magnetsensors 45 einzufassen.
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Weiterhin können zumindest die gleichen Effekte wie in der oben beschriebenen Ausführungsform erhalten werden.
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Die vorliegende Ausführungsform wurde erläutert, indem das Substrat 40 ähnlich zur ersten Ausführungsform als Beispiel verwendet wurde. Die vorliegende Ausführungsform kann jedoch anstelle hiervon auch die zweiten, dritten oder vierten Ausführungsformen verwenden. Gleiches trifft auf eine sechste, siebte und achte Ausführungsform zu, welche später beschrieben werden.
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<Sechste Ausführungsform>
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Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 25 gezeigt.
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Gemäß 25 sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Formen eines ersten Kollektorrings 610 und eines zweiten Kollektorrings 620 unterschiedlich zu den obigen Ausführungsformen. Hierbei wirkt der erste Kollektorring 610 als erster Magnetkollektor und der zweite Kollektorring 620 wirkt als zweiter Magnetkollektor. Die Kollektorringe 610, 620 sind funktionell gleich den oben beschriebenen Ausführungsformen. Dies trifft auch auf einen Kollektorring 650 zu, der noch beschrieben wird.
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Der erste Kollektorring 610 enthält einen Ringabschnitt 611, Mittelabschnitte 612 und Kollektorabschnitte 613. Der Ringabschnitt 611 ist aus einem weichmagnetischen Material und im Wesentlichen ringförmig. Die Mittelabschnitte 612 stehen radial von dem Ringabschnitt 611 nach außen vor. Die Kollektorabschnitte 613 sind an den Mittelabschnitten 612 in einer Richtung weg von dem Ringabschnitt 611 in eine Richtung auf den zweiten Kollektorring 620 zu gebogen. Ähnlich zu den obigen Ausführungsformen sind bei der vorliegenden Ausführungsform zwei der Mittelabschnitte 612 und der Kollektorabschnitte 613 vorgesehen.
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Der zweite Kollektorring 620 enthält einen Ringabschnitt 621, Mittelabschnitte 622 und Kollektorabschnitte 625. Der Ringabschnitt 621 ist aus einem weichmagnetischen Material und ist im Wesentlichen ringförmig. Die Mittelabschnitte 622 stehen radial von dem Ringabschnitt 621 nach außen vor. Die Kollektorabschnitte 625 sind an den Mittelabschnitten 622 in einer Richtung weg von dem Ringabschnitt 621 in eine Richtung auf den ersten Kollektorring 610 zu gebogen. Ähnlich zu den obigen Ausführungsformen sind bei der vorliegenden Ausführungsform zwei der Mittelabschnitte 622 und der Kollektorabschnitte 625 vorgesehen.
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Die gegenüberliegenden Flächen der Kollektorabschnitte 613 des ersten Kollektorrings 610 und der Kollektorabschnitte 625 des zweiten Kollektorrings 620 sind im Wesentlichen parallel zueinander. Die Magnetsensoren 45 liegen zwischen den Kollektorabschnitten 613 und den Kollektorabschnitten 625. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Kollektorabschnitte 613 einem „ersten Kollektorabschnitt“ und die Kollektorabschnitte 625 entsprechen einem „zweiten Kollektorabschnitt“.
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Eine Länge der Mittelabschnitte 612 des ersten Kollektorrings 610 unterscheidet sich von einer Länge der Mittelabschnitte 622 des zweiten Kollektorrings 620. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge der Mittelabschnitte 612 des ersten Kollektorrings 610 größer als die Länge der Mittelabschnitte 622 des zweiten Kollektorrings 620. Anstelle hiervon können alternativ die Mittelabschnitte 622 länger als die Mittelabschnitte 612 sein.
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Ein Kollektorringhalter 630 hält integral die Kollektorringe 610, 620. Ein Einführabschnitt 631 ist in dem Kollektorringhalter 630 ausgebildet, und das Substrat 40 ist in den Einführabschnitt 631 eingesetzt. Der Einführabschnitt 631 liegt zwischen den Kollektorabschnitten 613 und den Kollektorabschnitten 625. Weiterhin öffnet sich der Einführabschnitt 631 in Richtung des zweiten Kollektorrings 620.
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Wie durch den Pfeil Y3 gezeigt, wird das Substrat 40 von der Seite des zweiten Kollektorrings 620 her eingeführt und der Magnetsensor 45 wird zwischen den Kollektorabschnitten 613 und den Kollektorabschnitten 625 angeordnet. Hierbei liegen ähnlich wie bei den obigen Ausführungsformen die Kollektorabschnitte 625 des zweiten Kollektorrings 620 in den Ausschnittabschnitten 41 des Substrats 40.
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Mit einer derartigen Ausgestaltung können zumindest die gleichen Effekte wie bei der obigen Ausführungsform erhalten werden.
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<Siebte Ausführungsform>
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Die siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Abwandlung der sechsten Ausführungsform.
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Wie in 26 gezeigt, ist ein Kollektorringhalter 640 der vorliegenden Ausführungsform in ein erstes Halterbauteil 641 und ein zweites Haltebauteil 642 unterteilt, ähnlich zur fünften Ausführungsform. Der erste Kollektorring 610 ist in das erste Halterbauteil 641 eingebettet und der zweite Kollektorring 620 ist in das zweite Halterbauteil 642 eingebettet.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird gemäß den Pfeilen Y4 der Kollektorringhalter 640 so zusammengebaut, dass sich die Kollektorabschnitte 613 in Richtung der Vorderfläche 451 der Magnetsensoren 45 annähern, wohingegen die Kollektorabschnitte 625 in Richtung der hinteren Fläche 452 der Magnetsensoren 45 annähern, so dass die Magnetsensoren 45 eingefasst sind.
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Mit einer derartigen Konfiguration können zumindest die gleichen Effekte wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform erhalten werden.
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<Achte Ausführungsform>
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Die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 27 gezeigt.
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Gemäß 27 ist ein erster Kollektorring 650, der als der erste Magnetkollektor der vorliegenden Ausführungsform dient, in zwei Teile unterteilt. Genauer gesagt, der erste Kollektorring 650 enthält einen Körperabschnitt 651 und Teilabschnitte 655. Der Körperabschnitt 651 enthält einen Ringabschnitt 652 und Vorsprungsabschnitte 653. Der Ringabschnitt 652 ist im Wesentlichen ringförmig, und die Vorsprungsabschnitte 653 stehen radial von dem Ringabschnitt 652 nach außen vor. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei der Vorsprungsabschnitte 653 vorgesehen.
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Die Teilabschnitte 655 enthalten Verbindungsabschnitte 656 und Kollektorabschnitte 657, welche insgesamt im Wesentlichen L-förmig sind. Ein entsprechender der Teilabschnitte 655 ist für jeden der Vorsprungsabschnitte 653 vorgesehen. Mit anderen Worten, bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei der Teilabschnitte 655 vorgesehen und werden von einem Teilabschnitthalter 659 gehalten.
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Beim Zusammenbau in Richtung der Pfeile Y5 liegen die Verbindungsabschnitte 656 an den Vorsprungsabschnitten 653 an.
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Die Kollektorabschnitte 657 sind in einer Richtung weg von der Seite der Vergussabschnitte 656 in Anlage mit den Vorsprungsabschnitten 653 gebogen. Im Zusammenbau sind die gegenüberliegenden Flächen der Kollektorabschnitte 657 des ersten Kollektorrings 650 und der Kollektorabschnitte 625 des zweiten Kollektorrings 620 im Wesentlichen parallel zueinander. Die Magnetsensoren 45 liegen zwischen den Kollektorabschnitten 657 und den Kollektorabschnitten 625 in einer beabstandeten Weise, um einen Kontakt zu verhindern.
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In 27 ist ein Kollektorringhalter aus Gründen der Einfachheit weggelassen, jedoch können der Körperabschnitt 651 des ersten Kollektorrings 650 und der zweite Kollektorring 620 in einem einzelnen Halterbauteil wie bei der ersten Ausführungsform gehalten sein oder sie können in separaten Halterbauteilen wie bei der fünften Ausführungsform gehalten sein.
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Mit dieser Konfiguration können wenigstens die gleichen Effekte wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform erhalten werden.
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<Andere Ausführungsformen>
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind zwei Magnetsensoren vorgesehen. In anderen Ausführungsformen kann jedoch ein Magnetsensor vorgesehen sein, oder drei oder mehr Magnetsensoren können vorgesehen sein. Weiterhin sind Ausschnittabschnitte in einem Substrat, erste Magnetkollektoren und zweite Magnetkollektoren entsprechend der Anzahl und den Positionen der Magnetsensoren ausgebildet.
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Weiterhin enthält in den obigen Ausführungsformen jeder Magnetsensor zwei Magneterkennungselemente. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die Anzahl von Magneterkennungselementen für jeden Magnetsensor eins oder drei oder mehr betragen. Weiterhin ist bevorzugt ein Prozessor für jedes Magneterkennungselement vorgesehen, jedoch kann jede Anzahl von Prozessoren vorgesehen sein.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind drei Speichereinheiten für einen Prozessor vorgesehen. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die Anzahl von Speichereinheiten für jeden Prozessor eins, zwei, vier oder mehr betragen. Weiterhin kann eine gemeinsame Speichereinheit für eine Mehrzahl von Prozessoren vorgesehen werden.
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Solange weiterhin ein Magnetsensor ein Magneterkennungselement und eine Ausgabeeinheit enthält, können einer oder mehrere von Prozessor, Speichereinheit, A/D-Wandler, D/A-Wandler und Bestimmungseinheit weggelassen sein.
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In der ersten Ausführungsform ist eine Rippe an einer Innenwand eines Sensoreinheitsgehäuses ausgebildet und eine Positioniervertiefung ist an einer Seitenwand eines Substrathalters ausgebildet. In anderen Ausführungsformen kann jedoch eine Positioniervertiefung in einem Sensoreinheitsgehäuse ausgebildet sein und eine Rippe an einem Substrathalter. Weiterhin sind Rippe und Positioniervertiefung nicht darauf beschränkt, sich in Einführrichtung einer Sensoreinheit zu erstrecken, und können auf jede Weise ausgebildet sein.
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In einem Drehmomentsensor gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine erste Welle eine Eingangswelle und eine zweite Welle eine Ausgangswelle. In anderen Ausführungsformen kann jedoch eine erste Welle eine Ausgangswelle und eine zweite Welle eine Eingangswelle sein. Mit anderen Worten, ein mehrpoliger Magnet kann an einer Ausgangswelle angeordnet sein und ein Magnetjoch kann an einer Eingangswelle angeordnet sein.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Magneterkennungsvorrichtung in einem Drehmomentsensor enthalten. In anderen Ausführungsformen kann jedoch eine Magneterkennungsvorrichtung in anderen Vorrichtungen als einem Drehmomentsensor angewendet werden. Weiterhin wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Drehmomentsensor bei einer elektrischen Lenkkraftunterstützungsvorrichtung angewendet und erkennt ein Lenkmoment. In anderen Ausführungsformen kann jedoch der Drehmomentsensor bei anderen Vorrichtungen als elektrischen Lenkkraftunterstützungsvorrichtungen vorgesehen sein.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und eine Vielzahl von Ausführungsformen kann vorgesehen werden, welche nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.
