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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Messgeber zum Detektieren einer absoluten Position oder Stellung im Hinblick auf einen Kurbelwinkel sowie im Hinblick auf einen Nockenwellenwinkel zum Steuern des Motors eines Automobils sowie einen magnetischen Messgeber für andere industrielle Geräte.
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Technischer Hintergrund
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Bis in jüngster Zeit wurden die absolute Position oder Stellung in Bezug auf einen Winkel oder Kurbelwinkel oder in Bezug auf den Nockenwellenwinkel eines Motors zum Steuern eines Automobils detektiert. Eine Vorrichtung zum Detektieren dieser absoluten Position ist derart aufgebaut, dass ein ringförmiger magnetischer Messgeber konzentrisch ausgebildet und angeordnet ist, im Bereich der rotierenden Seite oder im Bereich des rotierenden Ausgangs, wobei der ringförmige magnetische Messgeber einen magnetisierten Bereich oder Abschnitt oder ein magnetisiertes Gebiet auf der Grundlage eines gleichen Abstandes oder Pitches (equal pitch magnetized region) aufweist, welche gebildet sind oder werden durch alternierendes Ausbilden von N-Polen und S-Polen in gleichen Abständen oder Pitches, und zwar in Umfangsrichtung, sowie einen magnetisierten Bereich oder Abschnitt oder ein magnetisiertes Gebiet auf der Grundlage eines ungleichen Abstandes oder Pitches (unequal pitch magnetized region), in welchem ein Teil des magnetisierten Bereichs ein Bereich mit einem ungleichen Abstand oder Pitch eines N-Pols oder eines S-Pols ist, und zwar dergestalt, dass ein magnetischer Sensor auf der stationären Seite vorgesehen ist, um dem ringförmigen magnetischen Messgeber gegenüberzuliegen (siehe Patentdokument 1). Eine derartige Vorrichtung zum Bestimmen der absoluten Position oder Stellung detektiert die magnetische Änderung im Bereich mit dem gleichen Abstand oder gleichen Pitch und im Bereich mit dem ungleichen Abstand oder Pitch gemäß der Rotation der rotierenden Seite oder des rotierenden Bereichs, um die Detektionsausgabe im magnetisierten Gebiet mit ungleichem Abstand oder Pitch als eine Ursprungsposition zu bestimmen, und detektiert die absolute Position oder Stellung in Bezug auf den Winkel oder Kurbelwinkel und in Bezug auf die Nockenwelle auf der Grundlage der relativen Differenz mittels der Pulszahl der Detektionsausgabe oder des Detektionsausgangs im magnetisierten Bereich oder Gebiet mit gleichem Abstand oder Pitch.
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Die 6a und 6b zeigen eine Teilansicht einer Ausführungsform eines magnetischen Messgebers, wie er bei der oben beschriebenen Vorrichtung für die Detektion der absoluten Position oder Stellung verwendet wird, sowie in Form eines Wellenformdiagramms die Abbildung einer Wellenform der magnetischen Flussdichte dieses magnetischen Messgebers. Die 6a ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines ringförmigen magnetischen Messgebers 50, bei welchem ein magnetisierter Bereich 51 oder ein magnetisiertes Gebiet 51 mit einem ungleichen Abstand oder ungleichen Pitch der S-Pole in Äquivalenz zu einer Mehrzahl magnetischer Pole (eine ungerade Anzahl davon, zum Beispiel 5 in der Figur) vorgesehen ist, und zwar in einem Teil oder Bereich eines magnetisierten Bereichs oder Gebiets mit gleichem Abstand oder gleichem Pitch, in welchem der N-Pol und der S-Pol alternierend bei einem gleichen Abstand oder Pitch entlang einer Umfangsrichtung vorgesehen sind. Die beiden Seiten des magnetisierten Bereichs oder Gebiets 51 mit ungleichem Abstand oder Pitch sind mit dem magnetisierten Bereich oder Gebiet 52 mit gleichem Abstand oder Pitch, in welchem die N-Pole und die S-Pole alternierend mit einem gleichen Abstand oder Pitch vorgesehen sind, verbunden. Der Bereich oder das Gebiet weisen ein magnetisiertes Gebiet oder einen magnetisierten Bereich 51 mit einem ungleichen Abstand oder Pitch auf, wobei jeder N-Pol in beiden Seiten definiert ist als Bereich oder Gebiet mit ungleichem Abstand oder Pitch (ein Bereich oder Gebiet, welche in der Figur eingeschlossen sind durch die starke durchgezogenen Linien), wobei das Flächenverhältnis des magnetisierten Bereichs oder Gebiets 51 mit ungleichem Abstand oder Pitch in Bezug auf den Bereich über das Gebiet 53 mit ungleichem Abstand oder Pitch 71% beträgt. Die 6b zeigt nach Art eines Konzepts ein Wellenformdiagramm der magnetischen Flussdichte, wie sie detektiert wird oder wurde durch relatives Scannen oder Abtasten des magnetischen Sensors oder mittels des magnetischen Sensors in einer Umfangsrichtung des ringförmigen magnetischen Messgebers 50 entlang der Sensormesslinie L (sensor measurement line; einer Zentrallinie oder einer Mittenlinie in der Breitenrichtung des ringförmigen magnetischen Messgebers 50) in 6a.
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US 6,847,309 B2 und
DE 11 2004 001 243 T5 offenbaren einen Positionssensor mit einem Codierer ausgebildet aus einem Multipol-Magnetring, der auf seinem Umfang mit abwechselnden Nord- und Südpolen versehen ist.
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US 4,695,795 zeigt einen Rotationssensor mit einer Schaltung zum Erfassen sowohl kleiner Dreheinheiten eines rotierenden Körpers relativ zu einem stationären Körper als auch einer vorbestimmten Winkelausrichtung des ersteren zu dem letzteren.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
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Falls ein Gebiet oder eine Fläche vorliegen (magnetisierter Bereich oder Gebiet 51 mit ungleichem Abstand oder Pitch), deren Polbreite sich unterscheidet in Bezug auf ein anderes Gebiet oder eine andere Fläche (magnetisierter Bereich oder Gebiet 52 mit gleichem Abstand oder Pitch), wie zum Beispiel der magnetische Messgeber 50 gemäß 6a, ist die Wellenform der magnetischen Flussdichte an beiden Seiten des magnetisierten Bereichs oder Gebiets 51 mit ungleichem Abstand oder Pitch wegen der Balance oder des Gleichgewichts der magnetischen Flussdichte turbulent oder verwirbelt. Das bedeutet, dass in Bezug auf den Nulldurchgangsabstand (Zero Cross Pitch) P1, P2, ... (Abstand oder Pitch, welche den Wert Null kreuzen) der Wellenform die Abstandsbreiten oder Pitchbreiten variieren. Wenn die Nulldurchgangsabstandsbreite der Wellenform stark variiert, wie das in 6b dargestellt ist, ist die Detektionsgenauigkeit in Bezug auf die Winkelstellung oder Winkelposition vermindert. Dies bedeutet insbesondere, dass, wenn der magnetisierte Bereich oder das magnetisierte Gebiet 51 mit ungleichem Abstand oder Pitch ausschließlich auf ein Gebiet oder eine Fläche verteilt sind, welche die Mehrzahl Pole einnimmt oder besetzt, wie beim magnetischen Messgeber 50 aus 6a, durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden wurde, dass die Abstandsbreite oder Pitchbreite in nicht zu vermeidender Art und Weise eine große Variationsbreite bewirkt.
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Die vorliegende Erfindung wurde vorgeschlagen, um die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ringförmigen magnetischen Messgeber zu schaffen, welcher in genauer Art und Weise die absolute Position oder Stellung durch Angeben oder Spezifizieren der Form der magnetischen Anordnung des magnetischen Musters detektieren kann.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden bei einem ringförmigen magnetischen Messgeber erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des ringförmigen magnetischen Messgebers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Unter einem magnetischen Messgeber (magnetic encoder) kann im Rahmen der Erfindung auch ein magnetischer Encoder, Impulsgeber, Wertgeber oder Größenwerter verstanden werden.
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Die vorliegende Erfindung schlägt einen ringförmigen magnetischen Messgeber (annular magnetic encoder) vor, der magnetisiert ist oder wurde durch Ausbilden magnetischer Pole, nämlich N-Pole und S-Pole, in alternierender Art und Weise mit einem gleichen Abstand oder Pitch entlang einer Umfangsrichtung eines ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils, wobei ein Bereich oder Gebiet mit einem ungleichen Abstand oder Pitch (unequal pitch region) vorgesehen ist in mindestens einem Bereich oder Abschnitt in der Umfangsrichtung des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils, und zwar korrespondierend mit einer Mehrzahl der magnetischen Pole, wobei der Bereich oder der Abschnitt mit ungleichem Abstand oder Pitch einen bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Abschnitt (specific pole portion) in der Mitte oder im Zentrum sowie einen verschiedenen oder anderen Polbereich oder Abschnitt (different pole portion) aufweist, welcher außerhalb oder am Umfang davon vorgesehen ist und dessen Polarität verschieden ist zu derjenigen des spezifischen oder bestimmten Polbereichs oder Polabschnitts. Die Magnetisierungsanordnung oder das Magnetisierungsmuster (magnetization pattern), welche durch den spezifischen oder bestimmten Polbereich oder -abschnitt und den anderen oder unterschiedlichen Polbereich oder -abschnitt definiert sind, sind linien- oder achsensymmetrisch (line symmetrical) oder in einer oder entlang einer Linie symmetrisch relativ zu einer zentralen Querlinie (central traverse line)) des Bereichs oder Gebiets mit ungleichem Abstand oder Pitch ausgebildet. Der Bereich oder die Fläche des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder -abschnitts beträgt 40% bis 60% der Fläche oder des Gebiets des Bereichs oder Abschnitts mit gleichem Abstand oder Pitch.
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Bei der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 2 kann der spezifische oder bestimmte Polbereich oder -abschnitt vorzugsweise nach Art oder in Form des Buchstabens H ausgebildet sein, welcher liniensymmetrisch oder achsensymmetrisch ausgebildet ist zur zentralen Querlinie (central traverse line). Gemäß Anspruch 3 kann dieser Bereich vorzugsweise polygonal ausgebildet sein, und zwar linien-symmetrisch oder achsensymmetrisch relativ zur zentralen Querlinie. Gemäß Anspruch 4 kann der unterschiedliche oder verschiedene Polbereich oder -abschnitt an beiden Seiten des spezifischen oder bestimmten Polbereichs oder -abschnitts entlang der Umfangsrichtung des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils ausgebildet und durch den bestimmten oder spezifischen Polbereich oder -abschnitt unterteilt sein. Gemäß Anspruch 5 kann der ringförmige magnetische Körper oder Hauptteil (annular magnetic body) einen ausgeformten, angegossenen, eingegossenen oder umspritzten Hauptteil oder Körper (molded body) eines magnetischen Gummis (magnetic rubber) oder magnetisches Harzes (magnetic resin) aufweisen.
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Wirkung der Erfindung
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Beim erfindungsgemäßen ringförmigen magnetischen Messgeber ist ein Bereich oder Abschnitt mit einem ungleichen Abstand oder Pitch äquivalent zu oder entsprechend einer Mehrzahl magnetischer Pole in oder an mindestens einem Abschnitt oder Bereich in einer Umfangsrichtung eines ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils vorgesehen. Der Bereich oder Abschnitt mit ungleichem Abstand oder Pitch weist einen spezifischen oder bestimmten Polbereich oder Polabschnitt (specific pole portion) in der Mitte oder im Zentrum und einen verschiedenen oder unterschiedlichen Polbereich oder Polabschnitt (different pole portion) am Umfangsbereich davon auf, wobei eine Polarität vorgesehen ist, die unterschiedlich ist zu derjenigen des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts. Daher unterscheidet sich die Wellenform der magnetischen Flussdichte der oder bei der Sensordetektion am oder im spezifischen oder bestimmten Polbereich oder Polabschnitt im Bereich oder Abschnitt mit ungleichem Abstand oder Pitch von derjenigen des anderen Bereichs oder Abschnitts, an welchen die magnetischen Pole an oder in einem Bereich bei Gebiet mit gleichem Abstand oder Pitch ausgebildet sind. Im Ergebnis davon kann der magnetische Messgeber für eine absolute Positionsbestimmung verwendet werden, wobei der bestimmte oder spezifische Polbereich oder Polabschnitt als Ursprungsposition oder Stellung (origin position) definiert ist oder wird. Die Magnetisierungsanordnung oder das Magnetisierungsmuster (magnetisation pattern) des oder durch den spezifischen Polbereich oder Polabschnitt und des oder durch den anderen oder unterschiedlichen Polbereich oder Polabschnitt ist ausgebildet in liniensymmetrischer oder achsensymmetrischer Form relativ zur zentralen Querlinie (central traverse line) des Bereichs oder Abschnitts mit ungleichem Abstand oder Pitch derart, dass die Wellenform der magnetischen Flussdichte, korrespondierend mit dem bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Polabschnitt und dem unterschiedlichen oder verschiedenen Polbereich oder Polabschnitt an beiden Seiten davon liniensymmetrisch oder achsensymmetrisch in Bezug auf die zentrale Querlinie erscheint. Zusätzlich betragen der Bereich oder die Fläche des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Abschnitts 40% bis 60% (nachfolgend wird darauf als Flächenverhältnis Bezug genommen) des Bereichs oder der Fläche des Abschnitts oder Gebiets mit ungleichem Abstand oder Pitch. Daher stehen oder geraten die magnetischen Flussdichten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts und des verschiedenen oder unterschiedlichen Polbereichs oder Polabschnitts in Resonanz miteinander, wobei die Störung der magnetischen Flussdichte um beide Seiten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts durch den magnetischen Polbereich oder magnetischen Polabschnitt reduziert ist und wobei die Variation oder Abweichung des Nulldurchgangsabstandes oder Nulldurchgangspitchs (zero cross pitch) reduziert ist. Falls der ringförmige magnetische Sensor oder Messgeber für eine Winkelbestimmung verwendet wird in Kombination mit dem magnetischen Sensor, kann entsprechend die Genauigkeit der Winkelpositionsbestimmung verbessert werden. Dies bedeutet insbesondere, dass, wenn das Flächenverhältnis geringer ist als 40%, der Einfluss des verschiedenen oder unterschiedlichen Polbereichs oder Abschnitts verstärkt ist, und dass, wenn das Flächenverhältnis 60% überschreitet, der Einfluss des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts verstärkt ist, woraus sich ergibt, dass die Dispersion oder Verteilung des Nulldurchgangsabstands oder Nulldurchgangspitchs dazu tendiert, verbreitert oder aufgeweitet zu sein.
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Die Form oder Gestalt des bestimmten spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts ist nach Art des Buchstabens H oder polygonal ausgebildet, und zwar in liniensymmetrischer oder achsensymmetrischer Form relativ zur zentralen oder mittleren Querlinie, wie dies im Zusammenhang mit den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben wurde. Die Wellenform der magnetischen Flussdichte, korrespondierend mit dem bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Polabschnitt und dem unterschiedlichen oder verschiedenen Polbereich oder Polabschnitt an beiden Seiten davon, wird liniensymmetrisch oder achsensymmetrisch in Bezug auf die zentrale Querlinie. Zusätzlich kann das Flächenverhältnis auf einfache Art und Weise eingestellt oder gewählt werden. Das bedeutet nämlich, dass die Form oder die Gestalt gemäß dem Buchstaben H oder die polygonale Gestalt oder Form ausgebildet werden durch Ausschneiden oder Abschneiden (cutting off) der Seite, Ecke oder Kante der zu Grunde liegenden Quadrat- oder Rechteckform oder Quadrat- oder Rechteckgestalt derart, dass sich ein Ausbilden der Gestalt auf einfache Weise dadurch einstellt, dass der Umfang oder das Ausmaß des Abschneidens angepasst werden, um ein magnetisierendes oder magnetisches Joch (magnetizing yoke) einer magnetischen Vorrichtung oder magnetisierenden Vorrichtung auszubilden, um dadurch auf einfache Art und Weise eine geeignete Flächenrate (area rate) oder ein geeignetes Flächenverhältnis einzustellen.
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Falls der verschiedene oder unterschiedliche Polbereich oder Polabschnitt, welcher an beiden Seiten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts entlang der Umfangsrichtung des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils angeordnet ist, durch den bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Polabschnitt, zum Beispiel wie gemäß Anspruch 4, unterteilt ist, wird erfindungsgemäß der Einfluss des verschiedenen oder unterschiedlichen Polbereichs oder Abschnitts auf die Wellenform der magnetischen Flussdichte des bestimmten Polbereichs oder Polabschnitts abgesenkt. Die Wellenform zeigt keine Verformung, Dehnung, Stauchung oder Belastung (strain), wodurch die Genauigkeit des Bestimmens des Ursprungs verbessert wird. Falls der ringförmige magnetische Körper oder Hauptteil, wie zum Beispiel gemäß Anspruch 5, einen angeformten, ausgeformten oder nach Art eines Spritzgusselements ausgestalteten Körper oder Hauptteil aufweist, zum Beispiel aus einem magnetischen Gummi oder einem magnetischen Harz, kann zusätzlich eine gewünschte Gestalt oder Form und eine gewünschte Magnetisierungsanordnung oder ein gewünschtes Magnetisierungsmuster erreicht werden. Dabei kann auch das Flächenverhältnis auf einfache Art und Weise gewählt oder eingestellt werden.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen ringförmigen magnetischen Messgebers. 1a zeigt dabei eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines radialen Typs, wogegen 1b eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines axialen Typs zeigt.
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2a ist eine Teilansicht, und zwar wenn der ringförmige magnetische Messgeber aus 1a von der Seite betrachtet wird.
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2b zeigt ein Wellenformdiagramm der magnetischen Flussdichte der Ausführungsform aus den 2a, 2b.
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3a, b sind Ansichten, die zu denjenigen der 2a und 2b ähnlich sind und ein kritisches Beispiel (critical example) in Bezug auf dieselbe Ausführungsform zeigen.
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4a, b sind Ansichten, die zu denjenigen der 2a und 2b ähnlich sind und ein anderes kritisches Beispiel (critical example) in Bezug auf dieselbe Ausführungsform zeigen.
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5a, b sind ähnliche Ansichten zu denjenigen gemäß den 2a und 2b, aber in Bezug auf eine andere Ausführungsform.
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6a ist eine Teilansicht eines früheren ringförmigen magnetischen Messgebers.
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6b ist ein Wellenformdiagramm der magnetischen Flussdichte des magnetischen Messgebers aus 6a.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- ringförmiger magnetischer Körper/Hauptteil
- 2a
- magnetischer Pol/Magnetpol
- 2b
- bestimmter/spezifischer Polbereich/Polabschnitt
- 2c
- unterschiedlicher/verschiedener Polbereich/Polabschnitt
- 20
- Bereich/Abschnitt mit ungleichem Abstand/Pitch
- A, A1
- ringförmiger magnetischer Messgeber
- B
- ringförmiger magnetischer Messgeber
- C
- zentrale Querlinie/zentrale Querachse
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Beste Form zum Ausführen der Erfindung
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Die beste Form zum Ausführen der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen ringförmigen magnetischen Messgebers. 1a zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines radialen Typen, wogegen 1b eine teilweise geschnittene und perspektivische Ansicht eines axialen Typen zeigt. 2a ist eine Teilansicht, wenn der ringförmige magnetische Messgeber aus der 1a von der Seite betrachtet wird. 2b ist ein Wellenformdiagramm der magnetischen Flussdichte der Ausführungsform aus der 2a. Die 3a und 3b zeigen Ansichten, die ähnlich sind zu denjenigen der 2a und 2b, und zwar in Bezug auf ein kritisches Beispiel derselben Ausführungsform. Die 4a und 4b zeigen Ansichten, die ähnlich sind zu denjenigen der 2a und 2b, und zwar in Bezug auf ein kritisches Beispiel derselben Ausführungsform. Die 5a und 5b zeigen Ansichten, die ähnlich sind zu denjenigen der 2a und 2b, jedoch in Bezug auf eine andere Ausführungsform. 6a ist eine Teilansicht eines früheren ringförmigen magnetischen Messgebers. 6b zeigt ein Wellenformdiagramm der magnetischen Flussdichte des magnetischen Messgebers aus der 6a.
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Ausführungsform 1
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Der in den 1a und 1b gezeigte ringförmige magnetische Messgeber weist einen ringförmigen magnetischen Körper oder Hauptteil auf. Dieser besteht zum Beispiel aus einem gegossenen, ausgeformten, gespritzten oder in Spritzgussform ausgebildeten Körper oder Hauptteil, zum Beispiel aus einem Gummimaterial, welches ein magnetisches Pulver oder mehrere magnetische Pulver sowie eine verstärkende ringförmige Basisplatte oder Grundplatte (reinforcing annular base plate) enthält. Der ringförmige magnetische Messgeber A aus 1a ist so ausgebildet, dass der ringförmige magnetische Körper 2 aus dem Gummimaterial zur einstückigen oder einteiligen Ausformung (z. B. durch Vulkanisierendes Anhaftens, Kleben oder dergleichen (vulcanizing adhesion)) an der äußeren Fläche der ringförmigen Basisplatte oder Grundplatte 1, die ihrerseits einen zylindrischen Bereich oder Abschnitt 1a und einen einwärts gerichteten Flanschbereich oder Flächenbereich 1b (flange portion) aufweist, der seinerseits an einem Ende davon angebracht ist. Der ringförmige magnetische Messgeber A ist ein magnetischer Messgeber vom radialen Typ, bei welchem der magnetisierte Bereich oder magnetisierende Bereich gebildet wird von einem zylindrischen Bereich oder Abschnitt des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils 2, welcher dem zylindrischen Bereich oder Abschnitt 1a der ringförmigen Basisplatte oder Grundplatte 1 abdeckt. Der zylindrische Bereich oder Abschnitt 1a ist extern passend angebracht oder ausgebildet in einem rotierenden oder rotierbaren Seitenelement (rotary side member), welches nicht dargestellt ist. Der magnetische Sensor (nicht dargestellt) ist dem magnetisierenden Bereich oder Abschnitt oder magnetischen Bereich oder Abschnitt gegenüberliegend angeordnet, sodass dadurch ein Detektionsgerät zur Bestimmung einer absoluten Position gebildet wird.
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Beim ringförmigen magnetischen Messgeber A1 aus 1b weist die ringförmige Basisplatte oder Grundplatte 1 einen zylindrischen Bereich oder Abschnitt 1a und einen äußeren oder auswärts gerichteten Randbereich oder Krempenbereich oder -abschnitt 1c (brim portion) auf, welcher an einem Ende davon verbunden ist. Der ringförmige magnetische Körper oder Hauptteil 2, welcher aus dem ausgeformten, gespritzten oder in Spritzgussform ausgebildeten Körper oder Hauptteil aus dem Gummimaterial besteht, wie das oben beschrieben wurde, ist in einstückiger oder einteiliger Form (zum Beispiel durch vulkanisierendes Anhaften oder Kleben oder dergleichen) an der äußeren Kantenfläche des äußeren oder nach außen gerichteten Rand- oder Krempenbereichs oder -abschnitts 1c angebracht. Der ringförmige magnetische Messgeber A1, der hier dargestellt ist, ist ein magnetischer Messgeber vom axialen Typ, bei welchem der magnetisierende Bereich oder Abschnitt oder magnetische Bereich oder Abschnitt gebildet wird mit dem Bereich oder Abschnitt des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils 2, welcher am äußeren oder nach außen gerichteten Rand- oder Krempenabschnitt oder -bereich 1c angebracht ist. Der zylindrische Bereich oder Abschnitt 1a ist nach außen passend in oder an einem rotierenden Seitenelement oder einem Element der rotierenden oder sich drehenden Seite (rotary side member), welches nicht dargestellt ist, angebracht. Der magnetische Sensor (nicht dargestellt) grenzt am magnetischen Bereich oder Abschnitt an oder liegt diesem gegenüber, wodurch ein Gerät zum Bestimmen einer absoluten Position geschaffen wird.
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Die Magnetisierung der ringförmigen magnetischen Messgeber A und A1 in Bezug auf jeden magnetisieren Bereich oder Abschnitt des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils 2 wird ausgeführt oder ausgebildet jeweils durch ein bekanntes Magnetisierungsgerät. Die magnetischen Pole 2a, ..., zum Beispiel der N-Pol und der S-Pol, sind alternierend oder abwechselnd vorgesehen, um mit einem gleichen Abstand oder Pitch in jedem magnetisierten Bereich oder Abschnitt jedes ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils 2 entlang der Umfangsrichtung magnetisiert vorgesehen zu werden. Des Weiteren ist ein Bereich oder Abschnitt 20 mit einem ungleichen Abstand oder Pitch, äquivalent zu oder entsprechend sieben magnetischen Polen 2a, ..., an einem Teil oder Abschnitt der Umfangsrichtung ausgebildet. Der Bereich oder Abschnitt besteht aus anderen magnetischen Polen 2a, ..., und zwar in einem gleichen Abstand oder Pitch und ist eingestellt als Bereich oder Abschnitt 21 mit einem gleichen Abstand oder Pitch. Der in der 2a durch starke durchgezogene Linien eingeschlossene Bereich oder Abschnitt ist als Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch eingestellt oder ausgebildet. Der Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichen Abstand oder Pitch weist an bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Abschnitt 2b (S-Pol) in der Mitte oder im Zentrum auf, sowie einen verschiedenen oder unterschiedlichen Polabschnitt oder Polbereich 2c (N-Pol), welcher in Bezug auf den bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Polabschnitt 2b einen unterschiedlichen Pol aufweist. Der bestimmte oder spezifische Polbereich oder Polabschnitt 2b ist wie der Buchstabe H ausgebildet und orthogonal oder senkrecht zur Umfangsrichtung des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils 2. Der unterschiedliche oder verschiedene Polbereich oder Polabschnitt 2c ist an beiden Seiten oder Enden 2ca des H-förmigen spezifischen oder bestimmten Polbereichs oder Polabschnitts 2b und an einem ausgesparten oder gekerbten Abschnitt oder Bereich 2cb an den oberen und unteren Bereichen oder Abschnitten vorgesehen. Die Magnetisierungsanordnung oder das Magnetisierungsmuster aufgrund des spezifischen oder bestimmten Polbereichs oder Polabschnitts 2b und des verschiedenen oder unterschiedlichen Polbereichs oder Polabschnitts 2c ist in linien- oder achsensymmetrischer Art und Weise relativ zur zentralen Querlinie oder Querachse C des Abschnitts oder Bereichs 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch ausgebildet. Das Flächenverhältnis des bestimmten oder spezifischen Polabschnitts oder Polbereichs 2b zum Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch beträgt 40% bis 60%. Die 2a und 2b zeigen das Beispiel, bei welchem das Flächenverhältnis 50% beträgt.
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2b zeigt vom Prinzip her das Wellenformdiagramm der magnetischen Flussdichte, die ermittelt wurde durch relatives Abtasten, Abrastern oder Scannen des magnetischen Sensors oder mit dem magnetischen Sensor in einer Umfangsrichtung des ringförmigen magnetischen Messgebers A entlang der Sensormesslinie oder Sensormessachse L (die Zentrallinie oder Mittellinie in der Richtung der Breite des ringförmigen magnetischen Messgebers A, nämlich des ringförmigen magnetischen Körpers und Hauptteils 2). Die senkrechte oder vertikale Achse in der Figur bezeichnet die magnetische Flussdichte, wogegen die horizontale Achse den Scanabstand oder Abtastabstand (Winkel) bezeichnet. Die magnetische Flussdichte zeigt eine Wellenform, die kleine Abstände oder Pitches im Bereich oder Abschnitt 21 mit gleichem Abstand wiederholt, wobei jedoch ein breiter Wellenformbereich oder -abschnitt mit einer hohen Amplitude im Bereich oder Abschnitt 22 mit ungleichem Abstand oder Pitch gezeigt ist, wie aus 6b ersichtlich ist. Wenn im Bereich oder Abschnitt 21 mit gleichen Abstand oder Pitch die Wellenzahl (wave number) als Puls gemessen wird, und zwar durch Einstellen oder Setzen des bestimmten und spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b des Bereichs oder Abschnitts 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch als Bezugsort (Ursprung), kann der Winkel jedes Bereichs oder Abschnitts detektiert oder ermittelt werden.
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Das Flächenverhältnis des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b beträgt in 2a, wie oben bereits erwähnt wurde, für den Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch 50%. Im Ergebnis davon versteht es sich von selbst, dass 2b, welche die Messergebnisse der Wellenform der tatsächlichen magnetischen Flussdichte zeigt, dass die Nulldurchgangsabstände oder -pitches P1, P2, ..., im Wesentlichen gleich sind oder dieselben Werte aufweisen und eine nur geringe Variation oder Abweichung besitzen. Dies ist deshalb so, weil die magnetischen Flussdichten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b und das Verschieben des unterschiedlichen Polbereichs oder Polabschnitts 2c darum in geeigneter Art und Weise ausgeglichen oder ausbalanciert sind, wobei die magnetische Flussdichte nicht gestört ist oder wird durch Setzen oder Einstellen des oben beschriebenen Flächenverhältnisses auf 50%. Da der unterschiedliche oder verschiedene Polbereich oder Polabschnitt 2ca, der an beiden Seiten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b angeordnet ist, durch den spezifischen Polbereich oder Polabschnitt 2b unterteilt ist, nämlich so, dass er nicht in kontinuierlicher Art und Weise vorliegt, kann die Wellenform der magnetischen Flussdichte des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b nicht verzerrt werden und der Ursprung kann in genauer Art und Weise bestimmt oder ermittelt werden. Daher kann ein magnetischer Messgeber bereitgestellt werden, der in Bezug auf die Bestimmung einer Winkelposition eine hohe Genauigkeit besitzt und der besonders geeignet ist für die Bestimmung einer absoluten Position eines Kurbelwinkels oder des Winkels einer Nockenwelle eines Motors. Die Abstandsbreite oder Pitchbreite des verschiedenen oder unterschiedlichen Polbereichs oder Polabschnitts 2ca, welcher an beiden Seiten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b vorgesehen ist, wird vorzugsweise auf denselben Wert eingestellt wie die Abstandsbreite oder Pitchbreite des magnetischen Pols 2a in einem anderen Bereich außer dem Bereich oder Abschnitt 21 mit gleichem Abstand.
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Die 3a und 3b zeigen ein Beispiel, bei welchem der bestimmte oder spezifische Polbereich oder Polabschnitt 2b ausgebildet ist nach Art des Buchstaben H, wie das oben beschrieben wurde, und bei welchem das Flächenverhältnis 40% beträgt. Bei diesem Fall wird die magnetische Flussdichte auf beiden Seiten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs der Polabschnitts 2b gestört. Die Variation oder Schwankung des Nulldurchgangsabstands oder Nulldurchgangspitchs P1, P2, ..., wird im Vergleich zum Beispiel aus der 2 groß, wie das in 3b dargestellt ist. Die 4a und 4b zeigen ein Beispiel, bei welchem der bestimmte oder spezifische Polbereich oder Polabschnitt 2b nach Art des Buchstaben H ausgebildet ist, wie das oben beschrieben wurde, und bei welchem das Flächenverhältnis 60% beträgt. In diesem Fall wird die magnetische Flussdichte auf beiden Seiten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b gestört und die Variation oder Schwankung des Nulldurchgangsabstands oder -pitchs P1, P2, ... wird im Vergleich zu dem Beispiel gemäß 2 groß, wie es in 4b dargestellt ist.
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Der Grund für die Variation oder Streuung des Nulldurchgangsabstands oder des Nulldurchgangspitchs P1, P2, ... und dafür, dass die Variation oder Streuung, wie das in den 3 und 4 dargestellt ist, groß wird, liegt darin, dass die Wirkung des verschiedenen oder unterschiedlichen Polbereichs oder Polabschnitts 2c in Bezug auf die Ausführungsform der 3 gesteigert wird oder ist und die Wirkung des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b in Bezug auf die Ausführungsform gemäß 4 gesteigert wird oder ist, so dass die magnetische Flussdichte des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b und des unterschiedlichen oder verschiedenen Polbereichs oder Polabschnitts 2c nicht gut ausgeglichen oder ausbalanciert ist im Vergleich zu der Ausführungsform oder dem Beispiel aus 2. Im Ergebnis davon wurden viele Versuche unternommen. Es hat sich herausgestellt, dass ein erlaubter Bereich in Bezug auf die Variation oder Streuung des Nulldurchgangsabstands oder des Nulldurchgangspitchs sich ergibt für ein Flächenverhältnis von 40 bis 60%, um eine gewünschte Performance und Funktion als magnetischer Messgeber aufrecht zu erhalten. Befindet sich das Flächenverhältnis innerhalb dieses Bereiches, so ergibt sich, dass der magnetische Messgeber hervorragend geeignet ist für das Detektieren der absoluten Position oder Stellung in Bezug auf den Kurbelwinkel und in Bezug auf den Nockenwellenwinkel. Aus dem Wellenformdiagramm der 2b ergibt sich, dass ein Wert von 50% besonders bevorzugt ist. Der ringförmige magnetische Messgeber A aus 3 und 4 und der ringförmige magnetische Messgeber A aus 2 unterscheiden sich hinsichtlich des Flächenverhältnisses beim bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Polabschnitt 2b, wenn auch andere konstruktive Details dieselben sind, so dass die dabei verwendeten jeweils zugewiesenen Bezugszeichen bei dieser Beschreibung fortgelassen werden können.
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Ausführungsform 2
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Die 5a und 5b sind zu den Ansichten aus den 2a und 2b bei dieser Ausführungsform ähnlich. Der bestimmte oder spezifische Polbereich oder Polabschnitt 2b des ringförmigen magnetischen Messgebers B dieser Ausführungsform ist achteckig oder oktagonal ausgebildet und wird erhalten durch Abschneiden der Ecken eines Rechtecks oder Quadrats. Die magnetischen Pole 2a, ... des N-Pols und des S-Pols sind alternierend vorgesehen, um in einem gleichen Abstand oder Pitch zueinander im magnetischen Bereich oder Abschnitt des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils 2 entlang der Umfangsrichtung magnetisiert zu werden, wobei der Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichen Abstand oder Pitch äquivalent zu oder entsprechend sieben magnetischen Polen 2a, ..., in einem oder an einem Bereich der Umfangsrichtung ausgebildet ist und wobei der Bereich oder Abschnitt, welcher aus anderen magnetischen Polen 2a, ... in einem gleichen Abstand oder Pitch ausgebildet ist, eingestellt oder gewählt ist als ein Bereich oder Abschnitt 21 mit gleichem Abstand oder Pitch. In der 5a wird derjenige Bereich oder Abschnitt, der durch stärker und durchgehend gezeichnete Linien eingeschlossen ist, als Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch aufgefasst, wie das oben beschrieben wurde. Der Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch weist einen bestimmten oder spezifischen oktagonalen Polbereich oder Polabschnitt 2b auf, welcher in Bezug auf den S-Pol oder die S-Pole magnetisiert ist, und zwar in der Mitte oder im Zentrum. Des Weiteren ist dort als Bestandteil der unterschiedliche oder verschiedene Polbereich oder Polabschnitt 2c vorgesehen, der in Bezug auf dem N-Pol oder die N-Pole magnetisiert ist. Der verschiedene oder unterschiedliche Polbereich oder Polabschnitt 2c ist an beiden Enden des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b unterteilt (diskreter Zustand). Die Magnetisierungsanordnung oder das Magnetisierungsmuster aufgrund des bestimmten spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b und des unterschiedlichen Polbereichs oder Polabschnitt 2c werden linien- oder achsensymmetrischer Form relativ zur zentralen oder mittleren Querachse C des Bereichs oder Abschnitts 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch ausgebildet. Das Flächenverhältnis des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b zum Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch beträgt 50%.
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Bei diesem ringförmigen magnetischen Messgeber B zeigt die magnetische Flussdichte, wie das in der 5b dargestellt ist, eine sich wiederholende Wellenform mit einem geringen Abstand oder Pitch im Bereich 21 oder Abschnitt 21 mit gleichem Abstand oder Pitch, jedoch andererseits eine verbreiterte Wellenform mit einer hohen Amplitude im Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch. Wenn die Wellenzahl in Bezug auf den Bereich oder Abschnitt 21 mit gleichem Abstand oder Pitch als Puls oder Abfolge von Pulsen gemessen wird und zwar in Bezug auf den bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Polabschnitt 2b des Bereichs oder Abschnitts 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch als Bezug (Ursprung), kann der Winkel jedes Bereichs oder Abschnitts detektiert oder ermittelt werden. Des Weiteren ergibt sich, dass die Nulldurchgangsabstände oder Pitches P1, P2, ... der Wellenform der magnetischen Flussdichte im Wesentlichen die gleichen sind und dass die Variation oder Streuung in Bezug auf 5b extrem gering ist. Dies ist deshalb so, weil die magnetischen Flussdichten des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b und des verschiedenen unterschiedlichen Polbereichs oder Polabschnitts 2c in geeigneter Weise ausgeglichen oder ausbalanciert sind und die magnetische Flussdichte nicht gestört wird durch Setzen oder Einstellen des oben beschriebenen Flächenverhältnisses des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b zum Bereich oder Abschnitt 2 mit ungleichem Abstand oder Pitch auf 50%. Da ferner der verschiedene oder unterschiedliche Polbereich oder Polabschnitt 2c, der an beiden Enden des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b vorgesehen ist, durch den bestimmten oder spezifischen Polbereich oder Polabschnitt 2b unterteilt und getrennt wird, kann die Wellenform der magnetischen Flussdichte des bestimmten oder spezifischen Polbereichs oder Polabschnitts 2b nicht gestört werden und der Ursprung kann auf besonders genaue Art und Weise ermittelt oder detektiert werden. Daher kann auf diese Art und Weise ein magnetischer Messgeber bereitgestellt werden, der in Bezug auf eine Winkelpositionsbestimmung eine besonders hohe Genauigkeit besitzt und der überlegen ist beim Detektieren einer absoluten Position oder Stellung in Bezug auf einen Kurbelwinkel und in Bezug auf einen Nockenwellenwinkel eines Motors.
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Der bestimmte oder spezifische Polbereich oder Polabschnitt 2b wird nach Art des Buchstabens H oder in oktagonaler oder achteckiger Art und Weise ausgebildet, wie das im Zusammenhang mit der obigen Ausführungsform beschrieben ist. Diese Formen werden gebildet durch Ausschneiden der Seite oder der Ecken eines zu Grunde gelegten Rechtecks oder Quadrats. Diese Formen sind wünschenswert, weil diese auf einfache Art und Weise um Hinblick auf das oben beschriebene Flächenverhältnis von 40% bis 60% zu steuern sind, wenn ein magnetisches oder magnetisierendes Joch der Magnetisierungsvorrichtung hergestellt wird. Solange jedoch das Flächenverhältnis sich im Bereich von 40% bis 60% befindet und die Gestalt oder Form achsen- oder liniensymmetrisch ist relativ zur zentralen Querachse C, ist die Form oder Gestalt nicht auf die oben beschriebenen Formen oder Gestalten beschränkt, es können andere Formen oder Gestalten zur Anwendung kommen. Der bestimmte oder spezifische Polbereich oder Polabschnitt 2b ist ein S-Pol oder wird von S-Polen gebildet. Der verschiedene oder unterschiedliche Polbereich oder Polabschnitt 2c ist der N-Pol oder wird von N-Polen bei den obigen Ausführungsformen gebildet. Diese Polaritäten können jedoch umgedreht werden. Wenn die Polaritäten umgedreht werden oder sind ergibt es sich, dass die Gestalt oder Form des Wellenformdiagramms in Bezug auf jede der magnetischen Flussdichten von oben nach unten gedreht dargestellt sind. Der Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch kann an einer Mehrzahl von Bereichen, Abschnitten oder Stellen entlang der Umfangsrichtung des ringförmigen magnetischen Körpers oder Hauptteils 2 ausgebildet sein. Verschiedene Methoden zum Bestimmen absoluter Positionen oder Stellungen sind denkbar durch Vorsehen einer Mehrzahl entsprechender Bereiche. Obwohl der Bereich oder Abschnitt 20 mit ungleichem Abstand oder Pitch den Bereich oder Abschnitt mit sieben magnetischen Polen 2a entspricht, wie das im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen dargestellt ist, kann dieser Bereich auch drei, fünf oder neun Pole aufweisen, solange nur die Anzahl der Pole ungerade ist.
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Des Weiteren erweist der ringförmige magnetische Körper 20 zum Beispiel einen in Spritzgusstechnik ausgebildeten Körper oder Hauptteil aus einem Gummi mit einem magnetischen Pulver darin bei der oben beschriebenen Ausführungsform auf. Jedoch kann es sich dabei auch um einem zum Beispiel in Spritzgusstechnik ausgebildeten Körper oder Hauptteil handeln, der von einem Harz mit einem magnetischen Pulver darin gebildet wird, zum Beispiel um einen Plastikmagneten oder um einen gesinterten Magneten. Der ringförmige magnetische Messgeber gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt, die absolute Position in Bezug auf einen Kurbelwellenwinkel oder in Bezug auf eine Nockenwelle zum Steuern eines Automobilmotors zu bestimmen. Die Erfindung kann vielmehr auch angewandt werden auf eine ABS-Steuerung oder eine TCS-Steuerung und bei einem Automobil oder anderen Maschinen, insbesondere industriellen Maschinen.
