DE10310567A1

DE10310567A1 - Lagerbaugruppe mit Rotationssensor, der in der Lage ist, die Nullstellung zu erfassen

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Publication number: DE10310567A1
Application number: DE10310567A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Fujikawa; Toru Takahashi; Yoshitaka Nagano; Takashi Koike; Kenichi Iwamoto
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2003-10-02
Also published as: US20030173956A1; US6956367B2; JP2003269475A

Abstract

Zum Vorsehen einer kompakten Lagerbaugruppe, bestückt mit einem Rotationssensor, die in der Lage ist, nicht nur Impulssignale zum Erfassen der Anzahl der Umdrehungen, sondern auch ein Nullstellungssignal zu erfassen, beinhaltet die mit dem Rotationssensor ausgestattete Lagerbaugruppe ein rotierbares Glied (2) und ein nicht-rotierbares Glied (3) mit rollenden Elementen (4), die zwischen dem rotierbaren und den nicht-rotierbaren Glied (2) und (3) eingelegt sind, damit ermöglicht wird, daß das rotierbare Glied (2) gegen das nicht-rotierbare Glied (3) rotierbar ist. Das rotierbare Glied (2) ist versehen mit einem magnetischen Codierer (7) und das nicht-rotierbare Glied (3) ist versehen mit magnetischen Sensoren (8A) bis (8C). Der magnetische Codierer (7) beinhaltet erste und zweite zu erfassende Elemente (7A) und (7B), die jeweils eine Vielzahl gleichmäßig beabstandeter ungleichnamiger Magnetpole aufweist, die so darin definiert sind, daß sie in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind. Das erste zu erfassende Element weist auch ein charakteristisches Magnetstörelement (15) auf, vorgesehen an einer bestimmten Stelle auf dem Umfang des magnetischen Codierers (7), um eine Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole umzustellen. Die zwei magnetischen Sensoren (8A und 8B) zum Erfassen des ersten zu erfassenden Elements (7A) sind in Umfangsrichtung beabstandet um einen Abstand, der größer ist, als die Breite des Störelements (15) in Umfangsrichtung, und sind so positioniert, ...

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Lagerbaugruppe, die mit einem Rotationssensor bestückt ist, der in der Lage ist, die Nullstellung zu erfassen und zum Steuern eines Motors benutzt werden kann.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein Rotationssensor zum Erfassen der Anzahl Umdrehungen, z. B. eines Rades, ist bekannt, der einen Magnetcodierer, der in ein rotierendes Element eingepaßt ist und eine Vielzahl darin definierter ungleichnamiger magnetischer N- und S-Pole umfaßt, die in Umfangsrichtung einander abwechseln, und einen Magnetsensor zum Erfassen alternierender Durchgänge der entgegengesetzten N- und S-Pole des magnetischen Codierers beinhaltet. Die herkömmliche Rollenlagerbaugruppe, in die ein solcher Rotationssensor eingebaut ist, wird in Fig. 13 gezeigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 13 beinhaltet die Rollenlagerbaugruppe 31 einen inneren Laufring 32, der ein rotierendes Glied definiert, einen äußeren Laufring 33, der ein stationäres Glied definiert, und eine Vielzahl von Rollerelementen 34, die durch einen Halter oder Käfig 35 operativ in Position gehalten werden und operativ zwischen den Innenlaufring 32 und den Außenlaufring 33 eingesetzt werden. Ein magnetischer Codierer 36 einer ringförmigen Konfiguration ist an dem Innenlaufring 32 befestigt und ein Magnetsensor 37, der z. B. aus einem Hall-Element besteht, ist am Außenlaufring 33 befestigt und vom Magnetcodierer 36 aus radial nach außen positioniert, so daß er diesem gegenüberliegt. Der Magnetsensor 37 ist im Kunstharzgehäuse 38 untergebracht und eingegossen, und das Kunstharzgehäuse 38, das den Magnetsensor 37 aufnimmt, ist seinerseits durch ein Metallgehäuse 39 auf dem Außenlaufring 33 montiert und fixiert dabei den Magnetsensor 37 auf dem Außenlaufring 33.

Durch diese Konstruktion der herkömmlichen Rollenlagerbaugruppe, erfaßt durch die Rotation des Innenlaufrings 32 der Magnetsensor 37 den Wechsel der Polarität des magnetischen Codierers 36, um dadurch ein zunehmendes Rotationsimpulssignal vorzusehen, das beschreibend für die Anzahl der Umdrehungen des Innenlaufrings 32 ist.

Es stellte sich jedoch heraus, daß mit dem herkömmlichen Rotationssensor, auch wenn das inkrementierende Rotationsimpulssignal empfangen werden konnte, es nicht möglich ist, ein Nullstellungssignal zu erhalten, das beschreibend für den Anfangspunkt der Umdrehungen ist. Aus diesem Grund ist ein Extrasensor zum effektiven Anlaufen der Anfangsoperation erforderlich, der auf das Erfassen der Nullstellung anspricht. Die Anwendung des Extrasensors macht den Zusammenbau kompliziert, begleitet von einer Komplizierung der Struktur. Es muß darauf hingewiesen werden, daß zwar ein absoluter Typ als Rotationserfassungsvorrichtung vorgeschlagen wurde, aber auch dieser Typ wegen der komplizierten Struktur ein Problem hat.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen wurde die vorliegende Erfindung konstruiert, um eine Lagerbaugruppe bereitzustellen, die mit einem Rotationssensor ausgestattet ist, der in der Lage ist, eine Nullstellung zu erfassen, einer Art, in der nicht nur Impulssignale zur Erfassung der Anzahl der Umdrehungen sondern auch ein Nullstellungspositonssignal erhalten werden können, die ferner leicht zusammengebaut und in kompakter Form und in vereinfachter Struktur zusammengebaut werden kann.

Zur Erfüllung der obigen Aufgabe sieht ein Aspekt der hier geoffenbarten Erfindung eine Lagerbaugruppe vor, die mit einem Rotationssensor bestückt ist, der in der Lage ist, eine Nullstellung zu erfassen, der ein rotierbares Glied und ein nicht-rotierbares Glied aufweist; eine Vielzahl von Rollerelementen, die zwischen dem rotierbaren und dem nichtrotierbaren Element eingelegt sind, um die Rotation des rotierbaren Glieds gegenüber dem nicht-rotierbaren Glied zu ermöglichen; ein magnetischer Codierer, befestigt am rotierbaren Glied zum Rotieren zusammen mit diesem; und eine Rotationssensorbaugruppe, die am nicht-rotierbaren Glied befestigt ist und mit dem magnetischen Codierer zusammenwirkt. Der magnetische Codierer beinhaltet ein erstes zu erfassendes Element, das so magnetisiert ist, daß es eine Vielzahl von umfangsmäßig gleichbeabstandeten, entgegengesetzten, dort definierten Magnetpolen aufweist, so daß sie sich miteinander in einer umfangsmäßigen Richtung abwechseln. Das erste zu erfassende Element hat auch ein Störelement, das an einer vorgegebenen Stelle auf dem Umfang des magnetischen Codierers vorgesehen ist und eine magnetische Charakteristik zum Umstellen der Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole im zu erfassenden Element enthält. Die Rotationssensorbaugruppe beinhaltet erste und zweite Magnetsensoren zum Erfassen des ersten zu erfassenden Elements. Diese ersten und zweiten Magnetsensoren sind in Umfangsrichtung beabstandet um einen Abstand, der größer ist als die Breite des Störelements in Umfangsrichtung, in dem die Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole im zu erfassenden Element umgestellt wird, und die so positioniert sind, daß sie in einem im wesentlichen phasenangepaßten Verhältnis im Hinblick auf einen Wiederholungzyklus der ungleichnamigen Magnetpole im zu erfassenden Element gehalten werden.

Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Erfassen der Magnetpole des zu erfassenden Elements durch die Magnetsensoren wirksam zum Erzeugen von Impulssignalen, die benutzt werden können, um die Drehzahl zu erfassen. Auch ist das Erfassen des Störelements, das die Periodizität des zu erfassenden Elements durch den Magnetsensor stört, wirksam zum Erzeugen des Nullstellungspositionssignals. Da somit das Impulssignal zum Erfassen der Drehzahl und des Nullstellungspositionssignals vom gleichen zu erfassenden Element erhalten werden kann, kann die Lagerbaugruppe in ihrer Struktur vereinfacht werden, leicht zusammengebaut werden und von stärker kompakter Struktur sein.

In der Lagerbaugruppe der oben beschriebenen Struktur kann der magnetische Codierer auch ein zweites zu erfassendes Element enthalten, das mit ungleichnamigen Magnetpolen magnetisiert ist, die so definiert sind, daß sie sich in Umfangsrichtung miteinander abwechseln. Die ungleichnamigen Magnetpole im zweiten zu erfassenden Element sind gleich an Zahl und auch die Beabstandung ist wie im ersten zu erfassenden Element. In diesem Fall enthält die Rotationssensorbaugruppe auch einen dritten Magnetsensor, der am nichtrotierenden Glied zum Erfassen des zweiten zu erfassenden Elements vorgesehen ist. Dieser dritte Magnetsensor hat ungefähr 90° Phasendifferenz gegenüber den anderen Magnetsensoren. Hier wird darauf hingewiesen, daß die Phasendifferenz in dieser Spezifikation im Zusammenhang mit der Anordnung der Magnetsensoren den Phasenunterschied des Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole bedeuten soll, die in dem zu erfassenden Element angeordnet sind und, mit anderen Worten, die Positionsdifferenz, die eine Differenz eines elektrischen Phasenwinkels zwischen den erfaßten Signalen der Magnetsensoren vorsieht.

Wie bereits oben besprochen, ermöglicht das Vorsehen des dritten Magnetsensors mit der im wesentlichen 90° Phasendifferenz das Erfassen der Rotationsrichtung auf der Grundlage der Phasendifferenz des erfaßten Impulses.

Ebenso kann im oben besprochenen Aspekt der vorliegenden Erfindung unter der Annahme, daß der erste und der zweite Magnetsensor der Rotationserfassungsbaugruppe zusammen ein erstes Sensorpaar darstellen, die vorgenannte Rotationssensorbaugruppe kann auch ein zweites Sensorpaar, bestehend aus einem dritten und einem vierten Magnetsensor enthalten, die auf dem nichtrotierenden Glied zum Erfassen der zu erfassenden Elements vorgesehen sind. Der dritte und der vierte Magnetsensor des zweiten Sensorpaars sind in Umfangsrichtung um einen Abstand beabstandet, der größer ist, als die Breite des Störelements in Umfangsrichtung, in dem die Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole im zu erfassenden Element umgestellt wird, und sie so positioniert werden, daß sie im wesentlichen im phasenangepaßten Verhältnis zu einem Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole gehalten werden. Der dritte und der vierte Magnetsensor des zweiten Sensorpaars hat ebenfalls etwa 90° Phasendifferenz gegenüber dem ersten Sensorpaar.

Gemäß diesem Aspekt läßt sich, da das erste und das zweite Sensorpaar der Magnetsensoren etwa 90° Phasendifferenz aufweisen, die Drehrichtung erfassen. Auch kann, da zwei Magnetsensoren für jedes, das erste und das zweite Sensorpaar, benutzt werden, die Genauigkeit der Erfassung vorteilhaft erhöht werden.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, zusammen mit einem anderen Aspekt, die Lagerbaugruppe, die mit einem Rotationssensor ausgestattet ist, der in der Lage ist, die Nullstellung zu erfassen, die ein rotierbares Glied und ein nicht-rotierbares Glied umfaßt; eine Vielzahl von Rollerelementen, die zwischen dem rotierbaren und dem nicht-rotierbaren Element eingelegt sind, um die Rotation des rotierbaren Glieds gegenüber dem nicht-rotierbaren Glied zu ermöglichen; einen magnetischen Codierer, befestigt am rotierbaren Glied zum Rotieren zusammen mit diesem; und eine Rotationssensorbaugruppe, die am nichtrotierbaren Glied befestigt ist und mit dem magnetischen Codierer zusammenwirkt. Der obengenannte magnetische Codierer beinhaltet ein erstes zu erfassendes Element, das so magnetisiert ist, daß es eine Vielzahl umfangsmäßig gleichbeabstandete, ungleichnamige dort definierte Magnetpole aufweist, die sich miteinander in einer umfangsmäßigen Richtung abwechseln, und ein zweites zu erfassendes Element, das magnetisiert ist, so daß in Umfangsrichtung gleich beabstandete, ungleichnamige Magnetpole darin definiert sind, so daß sie sich in einer Umfangsrichtung miteinander abwechseln. Die ungleichnamigen Magnetpole im zweiten zu erfassenden Element sind in Umfangsrichtung mit dem gleichen Abstand beabstandet wie die im ersten zu erfassenden Element. Das erste zu erfassende Element hat auch ein Störelement, das an einer vorgegebenen Stelle auf dem Umfang des magnetischen Codierers vorgesehen ist und eine magnetische Charakteristik enthält, um eine Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole im zu erfassenden Element umzustellen. Die Rotationssensorbaugruppe beinhaltet einen ersten und einen zweiten Magnetsensor zum Erfassen des erstes zu erfassenden Elements. Dieser erste und zweite Magnetsensor sind so positioniert, daß sie in einem im wesentlichen phasenangepaßten Verhältnis im Hinblick auf einen Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole im magnetischen Codierer gehalten werden.

Gemäß dem zweiten genannten Aspekt der vorliegenden Erfindung mit nur zwei Magnetsensoren läßt sich das Impulssignal zum Erfassen der Drehzahl und des Nullstellungssignals erfassen. Aus diesem Grund kann der Zusammenbau vereinfacht und die Struktur der Größe nach kompakt gemacht werden.

Die Lagerbaugruppe gemäß dem zweiten genannten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich am nicht-rotierbaren Element einen dritten Magnetsensor befestigen zum Erfassen des zweiten zu erfassenden Elements, wobei der dritte Magnetsensor etwa 90° Phasendifferenz gegenüber dem ersten und dem zweiten Magnetsensor im Hinblick auf den Wiederholungszyklus der entgegengesetzten Pole im magnetischen Codierer aufweist.

Gemäß diesem Merkmal können nicht nur die Drehzahl und das Nullstellungspositionsignal erfaßt werden, sondern auch die Drehrichtung kann festgestellt werden.

Wo die Lagerbaugruppe das erste und das zweite zu erfassende Element beinhaltet, kann das erste und das zweite zu erfassende Element an unterschiedlichen Stellen des integralen zu erfassenden Glieds definiert werden.

Die Bildung des ersten und des zweiten zu erfassenden Elements im integralen zu erfassenden Glied ist wirksam zum Ermöglichen der gleichzeitigen Magnetisierung der zu erfassenden Elemente, und dementsprechend lassen sich die Taktzeit zur Durchführung Magnetisierung vorteilhaft verkürzen und damit die Fertigungskosten reduzieren.

Wenn dann die Lagerbaugruppe das erste und das zweite zu erfassende Element enthält, können das erste und das zweite zu erfassende Element ihre ungleichnamigen Magnetpole miteinander phasenangepaßt angeordnet haben. Das ist besonders vorteilhaft, denn wenn die ungleichnamigen Magnetpole des ersten und des zweiten zu erfassenden Elements miteinander phasenangepaßt sind, kann die gleichzeitige Magnetisierung dieser zu erfassenden Elemente leichter durchgeführt werden und damit werden die Fertigungskosten verringert.

Wenn die Lagerbaugruppe das erste und das zweite zu erfassende Element enthält, kann ein Magnetwiderstandverstärker zwischen dem ersten und dem zweiten zu erfassenden Element definiert werden. Die Verwendung des Magnetwiderstandverstärkers ist wirksam zum Vermeiden der Möglichkeit, daß eine Magnetwirkung durch das störende Element entsteht, das an einem Teil des ersten zu erfassenden Elements des Magnetcodierers in Umfangsrichtung sich auf das zweite zu erfassende Element erstrecken kann, und damit wird die Genauigkeit des Erfassens erhöht.

Auf jeden Fall können in der Praxis der vorliegenden Erfindung die oben besprochenen vielen Magnetsensoren zusammen in einem Gehäuse aufgenommen werden, während sie an vorgegebenen Positionen gehalten werden. Das ist besonders vorteilhaft, weil die Genauigkeit der relativen Positionierung der Vielzahl Magnetsensoren, die in der Lagerbaugruppe benutzt werden, vorteilhaft erhöht werden kann, um damit die Genauigkeit des Erfassens zu erhöhen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Auf jeden Fall wird die vorliegende Erfindung leichter verständlich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben anhand der begleitenden Zeichnungen. Jedoch sind Ausführungsformen und Zeichnungen ausschließlich für Anschaulichkeitszwecke und zur Erklärung gegeben und gelten nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung, dieser Umfang wird ausschließlich durch die zugehörigen Ansprüche bestimmt. In den beiliegenden Zeichnungen werden gleiche Bezugszahlen für jeweils gleiche Teile in allen Darstellungen benutzt, und
Fig. 1 ist eine Längsteilschnittansicht einer Lagerbaugruppe mit einem eingebauten Rotationssensor gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur einer ersten Rotationssensoreinheit zeigt, die in der Lagerbaugruppe gemäß Fig. 1 benutzt wird;
Fig. 2B ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur einer zweiten Rotationssensoreinheit zeigt, die in der Lagerbaugruppe gemäß Fig. 1 benutzt wird;
Fig. 3A bis 3F stellen verschiedene Ausgangssignale dar, die von den Rotationssensoren in der Lagerbaugruppe ausgegeben werden, die in einem Taktverhältnis zueinander gezeigt werden;
Fig. 4 ist eine Längsteilschnittansicht einer Lagerbaugruppe mit einer eingebauten Rotationssensorbaugruppe gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur der Rotationssensorbaugruppe zeigt, die in der Lagerbaugruppe gemäß Fig. 4 gezeigt wird;
Fig. 6A bis 6D stellen verschiedene Ausgangssignale dar, die von der Rotationssensorbaugruppe, benutzt in der Lagerbaugruppe der Fig. 4, ausgegeben werden und die in einem Taktverhältnis zueinander gezeigt werden;
Fig. 7 ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur einer Rotationssensorbaugruppe zeigt, die in der Lagerbaugruppe gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird;
Fig. 8A bis 8G stellen verschiedene Ausgangssignale dar, die von der Rotationssensorbaugruppe, benutzt in der Lagerbaugruppe der Fig. 7, ausgegeben werden, die in einem Taktverhältnis zueinander gezeigt werden;
Fig. 9A ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur einer ersten Rotationssensoreinheit zeigt, die in der Lagerbaugruppe gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 9B ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur einer zweiten Rotationssensoreinheit zeigt, die in der Lagerbaugruppe gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 10A bis 10C stellen verschiedene Ausgangssignale dar, die von der Rotationssensorbaugruppe, benutzt in der Lagerbaugruppe gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ausgegeben werden;
Fig. 11A ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur einer ersten Rotationssensoreinheit zeigt, die in der Lagerbaugruppe mit einem eingebauten Rotationssensor gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 11B ist ein Teilschnitt-Aufriß, der die Struktur einer zweiten Rotationssensoreinheit zeigt, die in der Lagerbaugruppe gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 12A bis 12D stellt verschiedene Ausgangssignale dar, die von der Rotationssensorbaugruppe, benutzt in der Lagerbaugruppe gemäß der fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegeben werden; und
Fig. 13 ist eine Längsteilschnittansicht, die die herkömmliche Rollenlagerbaugruppe zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Anhand der Fig. 1 bis 3F wird jetzt eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Ausführungsform 1 mit einem Rotationssensor, der in der Lage ist, eine Nullstellung zu erfassen, und der gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebaut ist, beinhaltet ein rotierbares Glied 2 und ein nicht-rotierbares Glied 3 mit einer Vielzahl von Rollerelementen 4, die zwischen die Glieder 2 und 3 gelegt sind, um das rotierbare Glied 2 gegenüber dem nicht-rotierbaren Glied 3 rotierbar zu machen. Die Lagerbaugruppe beinhaltet auch eine Rotationssensorbaugruppe 6 mit einem magnetischen Codierer 7, der auf das rotierbare Glied 2 montiert ist, und die Magnetsensoren 8A, 8B und 8C, die auf dem nicht-rotierbaren Glied 3 montiert sind. Das rotierbare Glied 2 und das nicht-rotierbare Glied 3 können ein Innenlaufring und ein Außenlaufring sein. Das rotierbare Glied 2, das den Innenlaufring 2 definiert, hat seine äußere periphere Oberfläche ausgebildet mit einem sich umfangsmäßig erstreckenden Laufring 2a des darin definierten Rollerelements, und andererseits, das nicht-rotierbare Glied 3, das den Außenlaufring definiert, hat seine innere umfangsmäßige Fläche mit einem ähnlichen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Laufring 3a des Rollenelements in Ausrichtung mit dem Laufring 2a geformt. Die Rollenelemente werden durch einen Halter oder Käfig 5 in Position gehalten. Die Rollerelemente 4 können sein entweder eine Kugel oder eine Walze, aber in der illustrierten Ausführungsform sind Kugeln verwendet. Ein ringförmiger Raum, der zwischen dem rotierbaren Glied 2 und dem nicht-rotierbaren Glied 3 begrenzt ist, hat einander gegenüberliegende offene Enden sich axial nach außen öffnend, und eines der offenen einander gegenüberliegenden Enden ist abgelegen von der Rotationssensorbaugruppe 6 abgedichtet durch ein ringförmiges Verschlußglied 9 verschlossen.
Der magnetische Codierer 7, der einen Teil der Rotationssensorbaugruppe 6 bildet, ist vom radialen Typ und weist eine ringförmige Konfiguration mit einer Vielzahl von ungleichnamigen Magnetpolen auf, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, wie in Fig. 2A und 2B gezeigt wird. Genauer gesagt, der magnetische Codierer 7 besteht aus einem ringförmigen Stützmetall 10 und einem ersten und einem zweiten zu erfassenden Element 7A und 7B, die jeweils an einer Außenumfangsfläche des Stützmetalls 10 befestigt sind, und mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten ungleichnamigen N- und S-Magnetpolen, die darin so definiert sind, daß sie in Umfangsrichtung miteinander abwechseln. Dieser magnetische Codierer 7 ist durch das Stützmetall 10 fest auf dem rotierbaren Glied 2 montiert.
Das erste zu erfassende Element 7A des magnetischen Codierers 7 hat ein charakteristisches magnetisches Störelement 15 an einer vorgegebenen Stelle auf dem Umfang des magnetischen Codierers 7, welches Störelement 15 ein magnetisches Merkmal aufweist, das sich als Störung oder Umstellung der Periodizität der entgegengesetzten N- und S-Pole auswirkt. Das Störelement 15 kann z. B. durch Ausbilden einer Mikropore in einem Teil des Stützmetalls 10 des magnetischen Codierers 7 definiert sein. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß anstatt des Ausbildens der obigen Mikropore das Störelement 15 auch durch Bilden eines Ausschnitts in einem Teil des Stützmetalls 10 oder durch Verändern der Magnetisierungsstärke oder der Magnetisierungsrichtung einiger S- und N-Magnetpole definiert sein kann.
Ein Magnetwiderstandverstärker 16, der wirksam ist zum Verhindern der Fortpflanzung einer Magnetwirkung des Störelements 15 im ersten zu erfassenden Element 7A auf das zweite zu erfassende Element 7B ist vorgesehen zwischen dem ersten zu erfassenden Element 7A und dem zweiten zu erfassenden Element 7B des magnetischen Codierers 7. Dieser Magnetwiderstandverstärker 15 kann durch eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Aussparung definiert sein, so daß sie das erste und das zweite zu erfassende Element 7A und 7B voneinander trennt, und ist im Stützmetall 10 definiert.
Jeder der magnetischen Sensoren 8A bis 8C kann in der Form z. B. eines Hall-Elements vorliegen und generiert ein entsprechendes zunehmendes Impulssignal in Abhängigkeit von der zyklischen Veränderung der S- und N-Magnetpole im magnetischen Codierer 7, wenn das rotierbare Glied 2, das den magnetischen Codierer 7 trägt, relativ zum nicht-rotierbaren Glied 3 rotiert, das die Rotationssensorbaugruppe 6 trägt. Die magnetischen Sensoren 8A und 8B, die zusammen paarweise vorkommen, und der magnetische Sensor 8C sind positioniert, nachdem sie voneinander in einer Richtung axial zur Rotationssensorbaugruppe 6 getrennt wurden, und die gepaarten Magnetsensoren 8A und 8B arbeiten zusammen mit dem ersten zu erfassenden Element 7A des Magnetcodierers 7, der den gepaarten Magnetsensoren 8A und 8B gegenüberliegt, um eine erste Rotationssensoreinheit 11 zu definieren. Andererseits wirkt der Magnetsensor 8C mit dem zweiten zu erfassenden Element 7B, das dem Magnetsensor 8C gegenüberliegt, zusammen, um eine zweite Rotationssensoreinheit 12 zu definieren. In diesem einzigen Magnetcodierer 7 liegen das erste zu erfassende Element 7A und das zweite zu erfassende Element 7B relativ zueinander in axialer Richtung nebeneinander.
Dieses axiale Nebeneinanderliegen des ersten und des zweiten zu erfassenden Elements 7A und 7B im einzigen Magnetcodierer 7 ist vorteilhaft, weil das erste und das zweite zu erfassende Element 7A und 7B leicht zusammen magnetisiert werden können, um die abwechselnden Magnetpole zu erzeugen, und dementsprechend kann die zu ihrer Magnetisierung erforderliche Taktzeit vorteilhaft reduziert werden und damit reduzieren sich die Fertigungskosten. Ferner hat das erste zu erfassende Element 7A einen Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole des zweiten zu erfassenden Elements 7B, das heißt, das erste und das zweite zu erfassende Element sind in Phase. Dementsprechend lassen sich die Magnetisierung des ersten und des zweiten zu erfassenden Elements 7A und 7B leicht und einfach vornehmen.
Die Magnetsensoren 8A bis 8C werden nach Einsetzen in ein Harzgehäuse 13 innerhalb des Harzgehäuses 13 harzgegossen, das seinerseits durch ein Metallgehäuse 14 an dem nicht-rotierbaren Glied 3 befestigt ist. Auf diesem Weg werden die Magnetsensoren 8A bis 8C am nicht-rotierbaren Glied 3 befestigt.
Fig. 2A stellt eine Positionsbeziehung zwischen dem ersten zu erfassenden Element 7A und den gepaarten Magnetsensoren 8A und 8B dar, während Fig. 2B eine ähnliche Positionsbeziehung zwischen dem zweiten zu erfassenden Element 7B und dem Magnetsensor 8C herstellt. Während die gepaarten Magnetsensoren 8A und 8B in Umfangsrichtung voneinander um einen wesentlichen Abstand beabstandet sind, der größer als die Breite in Umfangsrichtung ist, in der die Periodizität der entgegengesetzten Pole durch das Störelement 15 verstellt wird, sind die Magnetsensoren 8A und 8B relativ so zueinander positioniert, daß sie den gleichen Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole haben, die aneinander angepaßt sind, das heißt, sie arbeiten in Phase. Andererseits sind der Magnetsensor 8A der ersten Rotationssensoreinheit 11 und der Magnetsensor 8C der zweiten Rotationssensoreinheit 12 so positioniert, daß sie eine Phasendifferenz von etwa 90° aufweisen.
Die Fig. 3A bis 3F stellen verschiedene Wellenformen von Ausgangssignalen der Rotationssensorbaugruppe 6 dar. Spezifisch zeigt Fig. 3A die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem Magnetsensor 8A, und Fig. 3B zeigt die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem Magnetsensor 8B. Entsprechende Teile der Wellenformen, angezeigt durch a und b in Fig. 3A und 3B, sind hinweisend auf das charakteristische Magnetstörelement 15 im ersten zu erfassenden Element 7A, das erfaßt wurde. Fig. 3C illustriert die Wellenform eines Impulssignals (ein A-Phasen- Impulssignal), das erhalten wird durch das Hinzusetzen des logischen ODER (OR) zwischen dem Ausgangssignal des ersten Magnetsensors 8A, gezeigt in Fig. 3A, und dem Ausgangssignal des zweiten Magnetsensors 8B, gezeigt in Fig. 3B. Fig. 3D stellt die Wellenform eines Ausgangssignals (ein B-Phasen- Impulssignal) vom Magnetsensor 8C dar, und die Anzahl der Umdrehungen kann erfaßt werden auf der Grundlage dieser Impulssignale. Da die Zwei-Impuls-Signale, hinweisend für die Drehzahl, erhalten werden können, kann die Erfassenssicherheit der Drehzahlen gesteigert werden. Auch in Anbetracht dessen, daß der Magnetsensor 8C eine 90° Phasendifferenz relativ zu den gepaarten Magnetsensoren 8A und 8B aufweist, kann die Drehrichtung der rotierbaren Glieder 2 erfaßt werden durch Erfassen der Phasendifferenz zwischen dem A-Phasen- Impulssignal, gezeigt in Fig. 3C, und dem B-Phasen- Impulssignal, gezeigt in Fig. 3D. Fig. 3E stellt die Wellenform eines Nullstellungssignals dar, erhalten aus einer Differenz zwischen dem Ausgangssignal aus dem ersten Magnetsensor 8A, gezeigt in Fig. 3A, und dem Ausgangssignal aus dem zweiten Magnetsensor 8B, gezeigt in Fig. 3B. Durch Konstruieren und Einbauen einer elektrischen Schaltung, die so betreibbar ist, daß sie nur einen positiven oder einen negativen Wellenformteil des Nullstellungssignals herauszieht, ist es möglich, eine Signalwellenform aus einem Impuls per Umdrehung zu erhalten. Hier wird darauf hingewiesen, daß bei Erkennen die Nullstellung durch Erfassen sowohl der positiven als auch der negativen Wellenformteile es möglich ist, die Zuverlässigkeit des Erfassens gegenüber Störfällen zu verstärken. Zwar wurde in dem in Fig. 3E gezeigten Beispiel das Nullstellungssignal durch den Unterschied der Analogsignale erhalten, es kann jedoch auch aus dem Unterschied von Digitalsignalen erhalten werden. Mit anderen Worten: Da eine Signalwellenform gemäß Fig. 3F aus einem exklusiven OR zwischen den Signalen der entsprechenden Wellenformen, gezeigt in den Fig. 3A und 3C, erhalten werden kann, kann dieses Signal auch als das Nullstellungssignal benutzt werden.
Mit der Lagerbaugruppe 1 versehen mit dem Rotationssensor gemäß der vorstehenden Ausführungsform kann nicht nur die Anzahl der Umdrehungen erfaßt werden, sondern auch die Nullstellung und die Drehrichtung können erfaßt werden. Dementsprechend benötigt die Lagerbaugruppe 1 der vorliegenden Ausführungsform keine gesonderten Sensoren zum Erfassen der Anzahl Umdrehungen und der Nullstellung, wie bisher erforderlich. Aus diesem Grund läßt sich die mit dem Rotationssensor bestückte Lagerbaugruppe 1 leicht und vorteilhaft zu einer einfachen und kompakten Struktur zusammenbauen.
Bei der Beschreibung der vorstehenden Ausführungsform wurde das charakteristische, magnetische Störelement 15 beschrieben als betätigbar zum Umstellen des Magnetfelds innerhalb einer einzigen Breite des Magnetpols. Jedoch kann die Umstellung des Magnetfelds auch innerhalb einer Breite stattfinden, die größer ist als die Breite des einzelnen Magnetfelds. In einem solchen Fall muß der Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetsensor 8A und 8B einen größeren Wert annehmen als die Breite, in der das Magnetfeld umgestellt werden kann, so daß sich ähnliche Wirkungen erzielen lassen.
Auch um die Positionsgenauigkeit der Magnetsensoren 8A bis 8C relativ zueinander zu erhöhen, werden diese drei Magnetsensoren 8A bis 8C vorzugsweise in einen einzigen Rezeptor gepackt, wie z. B. das Harzgehäuse 13, das im Zusammenhang mit der obigen Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde.
Fig. 4 stellt eine Längsteilschnittansicht eines Teils der Lagerbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Lagerbaugruppe 1, bestückt mit dem Rotationssensor, der in der Lage ist, die Nullstellung gemäß dieser zweiten Ausführungsform zu erfassen, ist im wesentlichen ähnlich denen, wie sie anhand der Fig. 1 bis 3F gezeigt und beschreiben werden, mit der Ausnahme, daß von der ersten und zweiten Rotationssensoreinheit 11 und 12, die die Rotationssensorbaugruppe 6 bilden, die zweite Rotationssensoreinheit 12 entfällt. Wie man am besten in Fig. 5 sieht, sind der erste und der zweite Sensor 8A und 8B, die gepaart sind, um die erste Rotationssensoreinheit 11 zu bilden, und in der Praxis der zweiten Ausführungsform angewandt werden, von der gleichen Struktur, wie die, die in der ersten Ausführungsform angewandt werden, wobei der erste und der zweite Sensor 8A und 8B so positioniert sind, daß sie im wesentlichen im phasenangepaßten Verhältnis mit dem Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole gehalten werden und auch indem das charakteristische magnetische Störelement 15 angewandt wird. Hier wird darauf hingewiesen, daß in dieser zweiten Ausführungsform die Verwendung der zweiten Rotationssensoreinheit 12 entfällt, auch der Magnetwiderstandverstärker 16 des Stützmetalls 10, das in Fig. 1 in Einzelheiten gezeigt wird und im Zusammenhang mit der vorstehenden beschriebenen Ausführungsform beschrieben wird, entfällt ebenfalls. Andere Strukturmerkmale als sie vorstehend beschrieben sind, sind ähnlich denen, die hier im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben sind.
Die Fig. 6A bis 6D zeigen verschiedene Wellenformen der Ausgangssignale, die von der Rotationssensorbaugruppe 6 ausgegeben werden. Spezifisch zeigt Fig. 6A die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem Magnetsensor 8A, und Fig. 6B zeigt die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem Magnetsensor 8B. Entsprechende Teile der Wellenformen, angezeigt durch a und b in Fig. 6A und 6B, sind hinweisend auf das charakteristische Magnetstörelement 15 im ersten zu erfassenden Element 7A, das erfaßt wurde. Fig. 6C illustriert die Wellenform eines Impulssignals, das erhalten wird durch das Hinzusetzen des logischen ODER (OR) zwischen dem Ausgangssignal des ersten Magnetsensors 8A, gezeigt in Fig. 6A, und dem Ausgangssignal des zweiten Magnetsensors 8B, gezeigt in Fig. 6B. Die Anzahl der Umdrehungen kann erfaßt werden auf der Grundlage dieser Impulssignale. Fig. 6 stellt die Wellenform eines Nullstellungssignals dar, das aus einer Differenz zwischen dem Ausgangssignal aus dem ersten Magnetsensor 8A, gezeigt in Fig. 6A, und dem Ausgangssignal aus dem zweiten Magnetsensor 8B, gezeigt in Fig. 6B, erhalten wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform besteht die Rotationssensorbaugruppe, obwohl keine Drehrichtung erfaßt werden kann, nur aus der Rotationssensoreinheit 11, und damit läßt sich im Vergleich zur ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Struktur vereinfachen. Da auch in dieser zweiten Ausführungsform positive und negative Impulse erhalten werden können, kann zur Erfassung der Nullstellung die Zuverlässigkeit der Erfassung der Nullstellung gegenüber den Störgeräuschen vorteilhaft verstärkt werden.
Fig. 7 illustriert eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lagerbaugruppe, bestückt mit dem Rotationsensor, der in der Lage ist, die Nullstellung gemäß der dritten Ausführungsform zu erfassen, ist im wesentlichen ähnlich der der zweiten Ausführungsform, die anhand der Fig. 4 gezeigt und beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß die Rotationssensorbaugruppe 6, die in der in Fig. 7 gezeigten Lagerbaugruppe verwendet wird, vier Magnetsensoren benutzt. Spezifisch beinhaltet die Rotationssensorbaugruppe 6 ein erstes Paar magnetischer Sensoren 8A1 und 8A2, und ein zweites Paar magnetischer Sensoren 8B1 und 8B2. Der umfangsmäßig rundlaufende Raum zwischen dem ersten Paar der magnetischen Sensoren 8A1 und 8A2 und dem zweite Paar der magnetischen Sensoren 8B1 und 8B2, ist um einen Abstand größer als die Breite des charakteristischen magnetischen Störelements 15 in Umfangsrichtung.
Auch sind das erste und das zweite Paar Magnetsensoren relativ zueinander so positioniert, daß sowohl der Abstand zwischen dem magnetischen Sensor 8A1 des ersten Paars und dem magnetischen Sensor 8B1 des zweiten Paars, als auch der Abstand zwischen dem magnetischen Sensor 8A2 des ersten Paars und dem magnetischen Sensor 8B2 des zweiten Paars einander gleich gemacht werden können. Mit anderen Worten, die magnetischen Sensoren 8A1 und 8B1 arbeiten in Phase und auch die magnetischen Sensoren 8A2 und 8B2 arbeiten in Phase. Andererseits, im Hinblick auf den Wiederholungszyklus der entgegengesetzten Magnetpole sind die magnetischen Sensoren 8A1 und 8A2 des ersten Paars so zueinander positioniert, daß sie eine Phasendifferenz von 90° aufweisen, und auf ähnliche Weise sind die magnetischen Sensoren 8B1 und 8B2 des zweiten Paars so zueinander positioniert, daß auch sie eine Phasendifferenz von etwa 90° aufweisen. Andere strukturelle Merkmale als die oben beschriebenen sind ähnlich denen, die in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 5D gezeigt und beschrieben werden.
Die Fig. 8A bis 8G illustrieren verschiedene Wellenformen von Ausgangssignalen aus der Rotationssensorbaugruppe 6, die in der dritten Ausführungsform verwendet wird. Spezifisch illustriert Fig. 8A die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem magnetischen Sensor 8A1 des ersten Paars; Fig. 8B illustriert die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem magnetischen Sensor 8A2 des ersten Paars; Fig. 8C illustriert die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem magnetischen Sensor 8B1 des zweiten Paars; und Fig. 8D illustriert die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem magnetischen Sensor 8B2 des zweiten Paars. Entsprechende Teile der Wellenformen, angezeigt durch a, b, c und d in den Fig. 8A bis 8D, sind hinweisend auf das charakteristische Magnetstörelement 15 im ersten zu erfassenden Element 7A, das erfaßt wurde. Fig. 8E illustriert die Wellenform eines Impulssignals (eines A-Phasen-Impulssignals), das von dem Zusatz des logischen ODER (OR) zwischen dem Ausgangssignal des magnetischen Sensors 8A1 und 8B1, entsprechend gezeigt in den Fig. 8A und 8C, erreicht wurde, während Fig. 8F die Wellenform eines Impulssignals (eines B- Phasen-Impulssignals) illustriert, erhalten vom Zusatz des logischen ODER (OR) zwischen den Ausgangssignalen des magnetischen Sensors 8A2 und 8B2, entsprechend gezeigt in den Fig. 8B und 8D, erreicht wurde. Die Anzahl der Umdrehungen kann auf der Grundlage dieser Impulssignale erfaßt werden. Auch die magnetischen Sensoren 8A1 und 8A2 des ersten Paars und die magnetischen Sensoren 8B1 und 8B2 des zweiten Paars sind so positioniert, daß sie miteinander phasenangepaßt sind, während die magnetischen Sensoren 8A1 und 8B1 sowie die magnetischen Sensoren 8A2 und 8B2 so positioniert sind, daß sie eine 90°- Phasendifferenz entsprechend aufweisen, wie oben diskutiert, dementsprechend ist es möglich, die Drehrichtung des rotierbaren Glieds 2 durch Erfassen der Phasendifferenz zwischen dem A-Phasen-Impulssignal und dem B-Phasen- Tmpulssignal zu erfassen. Fig. 8G illustriert die Wellenform eines Nullstellungssignals, das aus einem Unterschied zwischen dem Ausgangssignal vom magnetischen Sensor 8A1 des ersten Paars, gezeigt in Fig. 8A, und dem Ausgangssignal aus dem magnetischen Sensor 8B1 des zweiten Paars, gezeigt in Fig. 8C, erhalten wird. Hier muß darauf hingewiesen werden, daß das Nullstellungssignal auch aus dem Unterschied zwischen dem Ausgangssignal vom Magnetsensor 8A2 des ersten Paars, gezeigt in Fig. 8B, und dem Ausgangssignal vom magnetischen Sensor 8B2 des zweiten Paars, gezeigt in Fig. 8D, erhalten werden kann.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft, da die Anwendung nur eines zu erfassenden Elements, d. h. des zu erfassenden Elements 7A, ausreicht, die Anzahl der Umdrehungen, die Nullstellung und die Drehrichtung zu erfassen, und dementsprechend kann die Baugruppe in kompakter Größe gefertigt werden. Zwar erhöht sich die Anzahl der hier verwendeten magnetischen Sensoren auf vier, jedoch sind sie in Umfangsrichtung angeordnet und dementsprechend kann der Einbauraum dieser magnetischen Sensoren leicht gesichert werden. Zusätzlich kann die hochzuverlässige Erfassung der Nullstellung relativ zum Rauschen mit den positiven und den negativen Impulsen erzielt werden.
Fig. 9A und 9B illustrieren eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lagerbaugruppe, bestückt mit dem Rotationssensor, der in der Lage ist, die Nullstellung gemäß dieser vierten Ausführungsform zu erfassen, ist im wesentlichen ähnlich der anhand Fig. 1 bis Fig. 3F gezeigten und beschriebenen Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß von den ersten und den zweiten Rotationssensoreinheiten 11 und 12, die die Rotationssensorbaugruppe 6 bilden, und nur einer der magnetischen Sensoren 8A und 8B der ersten Rotationssensoreinheit 11 entfällt. Genauer gesagt, besteht die erste Rotationssensoreinheit 11, die darin benutzt wird, aus dem ersten zu erfassenden Element 7A des magnetischen Codierers 7, und dem einzigen magnetischen Sensor 8A, der dem ersten zu erfassenden Element 7A gegenüberliegt. Der magnetische Sensor 8A der ersten Rotationssensoreinheit 11 und der magnetische Sensor 8C der zweiten Rotationssensoreinheit 12 sind so positioniert, daß sie in im wesentlichen in einem phasenangepaßten Verhältnis mit dem Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole gehalten sind. Das charakteristische magnetische Störelement 15 ist auf ähnliche Weise auf dem ersten zu erfassenden Element 7A des magnetischen Codierers 7 vorgesehen, wie es in der Lagerbaugruppe 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist. Andere strukturelle Merkmale als sie oben beschrieben sind, sind ähnlich denen, die im Zusammenhang mit der vorher beschriebenen ersten Ausführungsform gezeigt und beschrieben werden.
Die Fig. 10A bis 10C zeigen verschiedene Wellenformen der Ausgangssignale, die von der Rotationssensorbaugruppe 6 ausgegeben werden. Spezifisch zeigt Fig. 10A die Wellenform des Ausgangssignals aus dem magnetischen Sensor 8A, und Fig. 10B stellt die Wellenform des Ausgangssignals aus dem magnetischen Sensor 8C dar. Ein Teil der durch a in Fig. 10A angezeigten Wellenform ist hinweisend auf das charakteristische magnetische Störelement 15 in dem ersten zu erfassenden Element 7A, das erfaßt wurde.
In dieser Ausführungsform, gezeigt in Fig. 9A und 9B, kann die Anzahl der Umdrehungen auf dem Ausgangssignal des magnetischen Sensors 8C, gezeigt in Fig. 10B, erfaßt werden. Fig. 10C stellt die Wellenform eines Nullstellungssignals dar, das aus einem Unterschied zwischen dem Ausgangssignal vom magnetischen Sensor 8A, gezeigt in Fig. 10A, und dem Ausgangssignal vom magnetischen Sensor 8C, gezeigt in Fig. 10B, erhalten wird. In einem solchen Fall, kann zwar die Drehrichtung nicht erfaßt werden, jedoch kann die Baugruppe vorteilhaft in der Struktur vereinfacht werden. Wenn z. B. die Lagerbaugruppe gemäß dieser vierten Ausführungsform zum Erfassen der Anzahl der Umdrehungen eines Kraftfahrzeugrads benutzt wird, läßt sich die Drehrichtung eines solchen Kraftfahrzeugrades durch die Verwendung eines gesonderten Richtungserfassungsgeräts erfassen und damit müßte die Rotationssensorbaugruppe 6, die in einer solchen Lagerbaugruppe benutzt wird, zufriedenstellend arbeiten, auch wenn die Drehrichtung nicht festgestellt werden kann.
Fig. 11A und 11B illustrieren eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lagerbaugruppe, die mit dem Rotationssensor bestückt ist, der in der Lage ist, die Nullstellung gemäß dieser fünften Ausführungsform zu erfassen, ist im wesentlichen derjenigen ähnlich, die unter Bezugnahme auf Fig. 9A bis 10C gezeigt und beschrieben wird, abgesehen davon, daß von der ersten und zweiten Rotationssensoreinheit 11 und 12, die die Rotationssensorbaugruppe 6 bilden, die zweite Rotationssensoreinheit 12 aus zwei magnetischen Sensoren besteht, die entsprechend durch 8C1 und 8C2 identifiziert werden. Wie man am besten in Fig. 11B sieht, sind die magnetischen Sensoren 8C1 und 8C2 der zweiten Rotationssensoreinheit 12 nebeneinander liegend in Umfangsrichtung des magnetischen Codierers 7 angeordnet. Auch der magnetische Sensor 8A der ersten Rotationssensoreinheit 11 und der magnetische Sensor 8A der ersten Rotationssensoreinheit 11, und der magnetische Sensor 8C1 der zweiten Rotationssensoreinheit 12 sind so positioniert, daß sie im wesentlichen im phasenangepaßten Verhältnis mit dem Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole gehalten werden, während die magnetischen Sensoren 8C1 und 8C2 der zweiten Rotationssensoreinheit 12 so positioniert sind, daß sie eine Phasendifferenz von etwa 90° aufweisen. Weitere strukturelle Merkmale, zusätzlich zu den oben beschriebenen, sind ähnlich denen, die in Verbindung mit der oben beschriebenen vierten Ausführungsform gezeigt und beschrieben werden.
Fig. 12A bis 12D illustrieren verschiedene Wellenformen der Ausgangssignale, die von der Rotationssensorbaugruppe 6 gezeigt werden. Spezifisch stellt Fig. 12A die Wellenform eines Ausgangssignals vom magnetischen Sensor 8A dar; Fig. 12B stellt die Wellenform eines Ausgangssignals aus dem magnetischen Sensor 8C1 dar; und Fig. 12C stellt die Wellenform eines Ausgangssignals vom magnetischen Sensor 8C2 dar. Ein Teil der Wellenform, die durch a im Fig. 12A angezeigt wird, ist hinweisend auf das charakteristische Magnetstörelement 15 in dem ersten zu erfassenden Element 7A, das erfaßt wurde.
In dieser Ausführungsform, gezeigt in Fig. 11A und 11B, kann die Anzahl der Umdrehungen auf der Grundlage des Ausgangssignals des magnetischen Sensors 8C1, der in Fig. 12B gezeigt wird, oder dem Ausgangssignal des magnetischen Sensors 8C2, der in Fig. 12C gezeigt wird, erfaßt werden, und die Drehrichtung kann aufgrund einer Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der magnetischen Sensoren 8C1 und 8C2 erfaßt werden. Fig. 12D repräsentiert die Wellenform eines Nullstellungssignals, erhalten aus der Differenz zwischen dem Ausgangssignal vom magnetischen Sensor 8A, gezeigt in Fig. 12A, und dem Ausgangssignal vom magnetischen Sensor 8C1, gezeigt in Fig. 12B.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen voll beschrieben, die nur eine hinweisende Wirkung haben, jedoch werden dem Fachmann im Rahmen der Offenbarung beim Lesen der hier gezeigten Spezifikation der vorliegenden Erfindung zahlreiche Änderungen und Modifikationen bewußt werden. So wurden z. B. bei der Beschreibung der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der magnetische Codierer 7, der einen Teil der Rotationssensorbaugruppe 6 bildet, gezeigt und beschrieben als der radiale Typ, in dem die ungleichnamigen S- und N-Magnetpole des magnetischen Codierers 7 den magnetischen Sensoren in einer radialen Richtung der Rotationssensorbaugruppe 6 gegenüberliegen, die vorliegende Erfindung kann aber genauso auf einen axialen Typ angewandt werden, in dem die ungleichnamigen S- und N-Magnetpole des magnetischen Codierers 7 den magnetischen Sensoren in axialer Richtung der Rotationssensorbaugruppe 6 gegenüberliegen.
Dementsprechend sind solche Änderungen und Modifikationen, falls sie nicht über den Umfang der vorliegenden Erfindung gemäß der begleitenden Ansprüche hinausgehen, als hier eingeschlossen auszulegen.

Claims

1. Eine Lagerbaugruppe, die mit einem Rotationssensor bestückt ist, der in der Lage ist, eine Nullstellung zu erfassen, wobei die Lagerbaugruppe umfaßt:
Ein rotierbares Glied und ein nicht-rotierbares Glied;
eine Vielzahl von Rollerelementen, die zwischen dem rotierbaren und dem nicht-rotierbaren Element eingelegt sind, um die Rotation des rotierbaren Glieds gegenüber dem nicht-rotierbaren Glied zu ermöglichen;
ein magnetischer Codierer, befestigt am rotierbaren Glied zum Rotieren zusammen mit diesem, wobei der magnetische Codierer ein zu erfassendes Element beinhaltet, das so magnetisiert ist, daß es eine Vielzahl in Umfangsrichtung gleich beabstandete, ungleichnamige Magnetpole aufweist, die so definiert sind, daß sie sich miteinander in umfangsmäßiger Richtung abwechseln, das zu erfassende Element auch ein Störelement aufweist, das an einer vorgegebenen Stelle auf dem Umfang des magnetischen Codierers vorgesehen ist und eine magnetische Charakteristik zum Umstellen der Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole aufweist; und
eine Rotationssensorbaugruppe, die am nicht-rotierbaren Glied befestigt ist und mit dem magnetischen Codierer zusammenwirkt und den ersten und den zweiten magnetischen Sensor zum Erfassen des ersten zu erfassenden Elements beinhaltet, wobei der erste und der zweite magnetische Sensor in Umfangsrichtung um einen Abstand beabstandet sind, der größer ist als die Breite des Störelements in Umfangsrichtung, in dem die Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole im ersten zu erfassenden Element umgestellt wird, wobei der erste und der zweite Magnetsensor so positioniert sind, daß sie in dem im wesentlichen phasenangepaßten Verhältnis mit einem Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole gehalten werden.

2. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 1, in der der magnetische Codierer auch ein zweites zu erfassendes Element beinhaltet, das so magnetisiert ist, daß ungleichnamige Magnetpole darin definiert sind, die in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind, wobei die ungleichnamigen Magnetpole im zweiten zu erfassenden Element mit gleicher Anzahl und auch in gleichen Abständen mit denen in dem zu erfassenden Element, d. h. in dem ersten zu erfassenden Element angeordnet sind, und in welchem die Rotationssensorbaugruppe auch einen dritten magnetischen Sensor, vorgesehen auf dem nicht-rotierbaren Glied, aufweist zum Erfassen des zweiten zu erfassenden Elements, wobei der dritte magnetische Sensor etwa 90° Phasendifferenz relativ zu den anderen magnetischen Sensoren aufweist.

3. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 1, in der der erste und der zweite magnetische Sensor der Rotationssensorbaugruppe zusammen ein erstes Sensorpaar bilden und die Rotationssensorbaugruppe ein zweites Sensorpaar beinhaltet, bestehend aus dem dritten und dem vierten magnetischen Sensor, vorgesehen auf dem nicht-rotierbaren Glied zum Erfassen des zu erfassenden Elements, wobei der dritte und der vierte magnetische Sensor des zweiten Sensorpaars in Umfangsrichtung beabstandet sind um einen Abstand, der größer ist als die Breite des Störelements in Umfangsrichtung, in dem die Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole im zu erfassenden Element umgestellt wird, der dritte und der vierte magnetische Sensor des zweiten Sensorpaars so positioniert sind, daß sie im wesentlichen in phasenangepaßter Beziehung mit einem Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole gehalten werden und etwa 90° Phasendifferenz relativ zum ersten Sensorpaar aufweisen.

4. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 1, in der die Vielzahl der magnetischen Sensoren zusammen in einem Gehäuse untergebracht sind, während sie in vorbestimmten Positionen gehalten werden.

5. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 2, in der das erste und das zweite zu erfassende Element an unterschiedlichen Teilen eines integralen, zu erfassenden Glieds definiert sind.

6. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 2, in der das erste und das zweite zu erfassende Element ihre ungleichnamigen Magnetpole in Phase miteinander anpaßt haben.

7. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 2, ferner enthaltend einen Magnetwiderstandverstärker, definiert an einer Stelle zwischen dem ersten und dem zweiten zu erfassenden Element.

8. Eine Lagerbaugruppe, die mit einem Rotationssensor bestückt ist, der in der Lage ist, eine Nullstellung zu erkennen, wobei die Lagerbaugruppe umfaßt:
Ein rotierbares Glied und ein nicht-rotierbares Glied;
eine Vielzahl von Rollerelementen, die zwischen dem rotierbaren und dem nicht-rotierbaren Element eingelegt sind, um die Rotation des rotierbaren Glieds gegenüber dem nicht-rotierbaren Glied zu ermöglichen;
ein magnetischer Codierer, befestigt am rotierbaren Glied zum Rotieren zusammen mit diesem, wobei der magnetische Codierer ein erstes zu erfassendes Element beinhaltet, das so magnetisiert ist, daß es eine Vielzahl in Umfangsrichtung gleich beabstandete, ungleichnamige Magnetpole enthält, die so definiert sind, daß sie in umfangsmäßiger Richtung einander abwechseln, das erste zu erfassende Element auch ein Störelement aufweist, das an einer vorgegebenen Stelle auf dem Umfang des magnetischen Codierers vorgesehen ist und eine magnetische Charakteristik zum Umstellen einer Periodizität der ungleichnamigen Magnetpole aufweist, und ein zweites zu erfassendes Element, das so magnetisiert ist, daß darin ungleichnamige Magnetpole definiert werden, so daß sie miteinander abwechseln, und die ungleichnamigen Magnetpole im zweiten zu erfassenden Element umfangsmäßig mit dem gleichen Abstand beabstandet sind, als die im ersten zu erfassenden Element; und
eine Rotationssensorbaugruppe, die am nicht-rotierbaren Glied befestigt ist und mit dem magnetischen Codierer zusammenwirkt und erste und zweite magnetische Sensoren zum Erfassen des ersten bzw. des zweiten zu erfassenden Elements beinhaltet, wobei die ersten und die zweiten magnetischen Sensoren in Umfangsrichtung so positioniert sind, daß sie in im wesentlichen phasenanpassendem Verhältnis mit einem Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole gehalten werden.

9. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 8, ferner enthaltend einen dritten magnetischen Sensor, vorgesehen auf dem nichtrotierbaren Glied zum Erfassen des zweiten zu erfassenden Elements, wobei der dritte magnetische Sensor so positioniert ist, daß er eine Phasendifferenz von etwa 90° gegenüber dem ersten und dem zweiten magnetischen Sensor aufweist im Hinblick auf den Wiederholungszyklus der ungleichnamigen Magnetpole im magnetischen Codierer.

10. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 8, in der die Vielzahl der magnetischen Sensoren zusammen in einem Gehäuse aufgenommen sind während sie in vorgegebenen Positionen gehalten werden.

11. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 8, in der das erste und das zweite zu erfassende Element an unterschiedlichen Teilen eines integralen zu erfassenden Glieds definiert sind.

12. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 8, in der das erste und das zweite zu erfassende Element ihre ungleichnamigen Magnetpole in Phase aneinander angepaßt haben.

13. Die Lagerbaugruppe gemäß Anspruch 8, ferner enthaltend einen Magnetwiderstandverstärker, definiert an einer Stelle zwischen dem ersten und dem zweiten zu erfassenden Element.