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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wegsensor bzw. Weggeber, der
konfiguriert ist, um unter Verwendung einer Erfassungseinheit der
drehbaren Bauart bzw. einer Drehbewegungserfassungseinheit eine
lineare Verschiebung zu erfassen.
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Technischer Hintergrund
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Zur
Steuerung einer elektronisch gesteuerten Luftfederung, einer Strahlwinkel-Einstelleinrichtung
für einen Scheinwerfer oder dergleichen ist bislang ein
Wegsensor bzw. Weggeber zum Erfassen einer Fahrzeughöhenverschiebung
(Fahrzeughöhensensor) zum Einsatz gelangt. Allgemein weist
ein solcher Fahrzeughöhensensor einen Fahrzeughöhensensor-Hauptkörper
und einen Verbindungsarm auf. Der Fahrzeughöhensensor-Hauptkörper
ist an einer Fahrzeugkarosserie befestigt. Vom Fahrzeughöhensensor-Hauptkörper
erstreckt sich ein Betätigungsarm, der so konfiguriert
ist, dass er sich in einer senkrechten Ebene dreht. Der Betätigungsarm
ist durch eine Gelenkverbindung mit einer oberen Endseite des Verbindungsarms
verbunden. Die untere Endseite des Verbindungsarms ist mit einem
an der Radaufhängungsstrebe befestigten Verbindungselement
verbunden. In anderen Worten ist der Fahrzeughöhensensor-Hauptkörper
durch den Betätigungsarm und den Verbindungsarm mit der
Radaufhängungsstrebe verbunden. Wenn sich die Fahrzeughöhe
verändert, wird die Radaufhängungsstrebe aus einer
stationären Zustandsposition in eine vertikale Richtung
verschoben, so dass dadurch der Verbindungsarm in die vertikale
Richtung verschoben wird. Wie vorstehend beschrieben, verbindet
der Betätigungsarm, der in einer vertikalen Ebene drehbar
ist, den Fahrzeughöhensensor-Hauptkörper und den
Verbindungsarm. Wird der Verbindungsarm in der vertikalen Richtung
verschoben, dreht sich der Betätigungsarm. Eine Veränderung
der Fahrzeughöhe wird durch den Fahrzeughöhensensor-Hauptkörper
erfasst, indem die Drehung des Betätigungsarms erfasst
wird (siehe z. B. Patentschrift 1).
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Darüber
hinaus wird zum Erfassen eines Verstellwegs eines im Fahrzeug vorgesehenen
Fahrpedals, Bremspedals oder dergleichen ein Wegsensor bzw. Weggeber
(Verstellwegsensor) verwendet. Es ist z. B. ein Verstellwegsensor
bekannt, der zum Erfassen eines Verstellwegs eines im Fahrerfußraum vorgesehenen
Bremspedals dient. Dabei verläuft bzw. erstreckt sich vom
Bremspedal ein Pedalarm. Dieser Pedalarm ist an einer Bremspedalhalterung, die
an einer Innenwand des Fahrzeugs befestigt ist, schwenkbar angebracht.
Der Pedalarm ist mit einem Sensorhebel eines Verstellwegsensors
verbunden, der an der Bremspedalhalterung angebracht ist. Der Sensorhebel
befindet sich mit einem Rotor des Verstellwegsensors in Eingriff.
Betätigt der Fahrer das Bremspedal, wird der Pedalarm geschwenkt
und dreht den Rotor des Verstellwegsensors durch den Sensorhebel.
In Abhängigkeit von dieser Drehung erfasst der Verstellwegsensor
eine Verschiebung bzw. einen Weg des Bremspedals (siehe z. B. Patentschrift
2).
- Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldung 2007-22418 A (siehe
z. B. Absätze 19–20 und 2)
- Patentschrift 2: Japanische
Patentanmeldung 2005-106577 A (siehe z. B. Absätze
24–35 und 1).
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Wegsensoren erfassen eine Verschiebung bzw. einen Weg in Abhängigkeit
eines physikalischen Betrags, der sich mit der Drehung einhergehend
verändert. Insbesondere dann, wenn eine Drehbewegungsverschiebung
bzw. rotierende Lageveränderung erfasst wird, die von einer
linearen Bewegungsverschiebung bzw. linearen Lageveränderung
umgewandelt worden ist, kommt es zu einer Beeinträchtigung
einer Linearität des Sensors, d. h. der Linearität
zwischen einer Verschiebung bzw. Lageveränderung eines
zu erfassenden Objekts und eines Erfassungsergebnisses des Sensors.
Zur Verbesserung der Linearität wird ein Rotationsradius
des Sensors vorzugsweise vergrößert und somit
eine Krümmung desselben verkleinert (näher null).
Wenn der Rotati onsradius des Sensors vergrößert
wird, tritt an einem Außenumfang eine deutliche Verschiebung auf,
während an einem mittleren Bereich eine lediglich einen
kleinen Winkel aufweisende Verschiebung auftritt, und somit wird
das Ansprechvermögen des Sensors vermindert. Darüber
hinaus setzt ein größerer Rotationsradius des
Sensors größere Abmessungen im Aufbau des Verbindungsmechanismus
voraus. Bei einem dem Markt beherrschenden Fahrzeugtyp mit Frontmotor
und Vorderradantrieb ist der um die Vorderräder herum vorhandene
Raum begrenzt, und es besteht eine dementsprechende Nachfrage an
kompakten Sensoren. In Bezug auf den Fahrzeughöhensensor
und den Verstellwegsensor, die vorstehend beschrieben wurden, spielt
die Miniaturisierung derselben eine große Rolle. Daher ist
ein großer Sensor gegenüber einem miniaturisierten
Sensor nicht zu bevorzugen.
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Wenn
darüber hinaus eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung
umgewandelt wird, spielt auch die Einstellung bzw. Anpassung einer
Ausgangs- bzw. Vorgabeposition eine große Rolle. Selbst
ein nichtlineares Erfassungsergebnis kann dabei durch Verwendung
einer eine Sensorausgabe verwendenden ECU (elektronischen Steuerungseinheit)
korrigiert werden. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, Einstellungsarbeiten
vorzunehmen, wobei eine Ausgangs- bzw. Vorgabeposition nach dem
tatsächlichen Einbau des Sensors in das Fahrzeug bestimmt
bzw. festgelegt wird und dann die Korrektur erfolgt. Dies führt
jedoch zu einem erhöhten Mannstunden- und Fertigungskostenaufwand.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf eine Lösung des
vorstehend angeführten Problems gemacht worden, und es
ist eine ihr zugrundeliegende Aufgabe, einen Wegsensor bzw. Weggeber
zu schaffen, der, wenn eine Erfassungseinheit der drehbaren Bauart
bzw. eine Drehbewegungserfassungseinheit zum Erfassen einer linearen
Verschiebung bzw. Lageveränderung verwendet wird, in der
Lage ist, eine Verschiebung mit einer in Bezug auf die Verschiebung
hohen Linearität zu erfassen.
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Zur
Lösung der vorstehend erläuterten Aufgabe beinhaltet
ein Wegsensor gemäß der vorliegenden Erfindung
eine mechanische Einheit mit einem Hebelarm, der an einem Endbereich
desselben schwenkbar gelagert wird und durch eine auf den anderen Endbereich
von außen ausgeübte Kraft drehbar ist; eine Drehbewegungserfassungseinheit,
die so konfiguriert ist, dass sie einen Drehbewegungsverschiebungsbetrag
des Hebelarms erfasst; und eine Verschiebungserfassungseinheit,
die so konfiguriert ist, dass sie eine lineare Verschiebung der mechanischen
Einheit, basierend auf einem Standardwert als ein Kriterium zum
Berechnen von Verschiebungserfassungsdaten, die in Bezug auf einen Betrag
einer linearen Verschiebung der mechanischen Einheit in einer Richtung
parallel zu der auf den anderen Endbereich von außen ausgeübten Kraft
linear sind, und basierend auf dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag
linear erfasst.
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Gemäß diesem
Merkmal wird die linear Verschiebung der mechanischen Einheit an
der Verschiebungserfassungseinheit basierend auf dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag,
der durch die Drehbewegungserfassungseinheit erfasst wird, und dem
Standardwert linear erfasst. Daher kann ungeachtet einer geometrischen
Positionsbeziehung zwischen der mechanischen Einheit und der Drehbewegungserfassungseinheit
ein Verschiebungserfassungsergebnis erhalten werden, das in Bezug
auf die lineare Verschiebung der mechanischen Einheit stets linear
ist. In anderen Worten kann ein Wegsensor geschaffen werden, der,
wenn eine Drehbewegungserfassungseinheit zum Erfassen einer linearen
Verschiebung bzw. Lageveränderung verwendet wird, in der
Lage ist, eine Verschiebung mit einer im Hinblick auf die Verschiebung
hohen Linearität zu erfassen.
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In
dem Wegsensor gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es darüber hinaus zu bevorzugen, dass die Verschiebungserfassungseinheit
mit einer Speichereinheit versehen ist, die so konfiguriert ist,
dass der Standardwert gespeichert wird, und die so konfiguriert
ist, dass der Standardwert in Abhängigkeit von einer mechanischen
Struktur bzw. einem Aufbau der mechanischen Einheit überschrieben
wird.
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Auch
wenn die Struktur bzw. der Aufbau der Drehbewegungserfassungseinheit
zum Erfassen eines Drehbewegungsverschiebungsbetrags die gleiche
geblieben ist, wenn demgegenüber eine andersartige mechanische
Struktur für die mechanische Einheit verwendet wird, kann
es vorkommen, dass die Linearität des Verschiebungserfassungsergebnisses
des Wegsensors in Bezug auf die lineare Verschiebung bzw. Lagever änderung
der mechanischen Einheit nicht bestehen bleibt. Gemäß der
vorliegenden Konfiguration ist jedoch die Verschiebungserfassungseinheit
mit der Speichereinheit versehen, die so konfiguriert ist, dass
der Standardwert derart gespeichert wird, dass der Standardwert
in Abhängigkeit von der mechanischen Struktur der mechanischen
Einheit überschrieben werden kann. Ungeachtet der Struktur
der mechanischen Einheit kann daher ein Wegsensor geschaffen werden,
der in der Lage ist, ein Verschiebungserfassungsergebnis zu erhalten,
das in Bezug auf eine lineare Verschiebung der mechanischen Einheit
linear ist.
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In
dem Wegsensor der vorliegenden Erfindung ist es darüber
hinaus zu bevorzugen, dass der Standardwert für jede der
Zonen eingestellt wird, die durch Dividieren bzw. Aufteilen eines
variablen Bereichs erhalten werden, in dem die Verschiebung der mechanischen
Einheit stattfindet, und dass der Standardwert Informationen bzw.
Angaben über eine Neigung bzw. Steigung und einen Schnittpunkt
zum Definieren einer Linearität in jeder der Zonen beinhaltet.
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Streng
genommen ist der durch die Drehbewegungserfassungseinheit erfasste
Drehbewegungsverschiebungsbetrag im Hinblick auf den linearen Verschiebungsbetrag
der mechanischen Einheit nichtlinear. Ist jedoch der lineare Verschiebungsbetrag
der mechanischen Einheit klein, kann er als nahezu linear betrachtet
werden. Gemäß der vorliegenden Konfiguration wird
der Standardwert für jede der Zonen eingestellt, die durch
Dividieren bzw. Aufteilen eines variablen Bereichs, in dem die Verschiebung der
mechanischen Einheit stattfindet, erhalten werden. Dieser Standardwert
beinhaltet Informationen bzw. Angaben über Steigung und
Schnittpunkt zum Definieren der Linearität in jeder Zone.
Sind die Steigungen in allen Zonen identisch, ergibt sich daraus eine
Gerade, die durch alle Zonen hindurch die gleiche Steigung aufweist.
Ist ein Schnittpunkt so gegeben, dass die Gerade an zwei benachbarte
Zonen anschließt, resultiert daraus eine einzige Gerade,
die alle Zonen aneinander anschließt. Folglich kann ein Wegsensor
geschaffen werden, der, wenn eine Drehbewegungserfassungseinheit
zum Erfassen einer linearen Verschiebung verwendet wird, in der
Lage ist, eine Verschiebung mit einer im Hinblick auf die Verschiebung
hohen Linearität zu erfassen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform
eines Wegsensors gemäß der vorliegenden Erfindung
schematisch darstellt.
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2 ist
eine Seitenansicht, die eine Konfiguration des Wegsensors von 1 schematisch zeigt.
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3 ist
ein konzeptuelles Diagramm, das eine Konfiguration eines Sensorskörpers
schematisch darstellt.
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4 ist
ein Wellenformdiagramm, das eine Sensorausgabe bzw. ein Sensorausgangssignal
darstellt, das in Bezug auf eine Verschiebung nichtlinear ist.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das eine Sensor-IC bzw. integrierte Schaltung
des Sensors und um dieselbe herum angeordnete zweckmäßige
bzw. funktionsgemäße Abschnitte schematisch darstellt.
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6 ein
Wellenformdiagramm, das ein Sensorausgangssignal darstellt, das
in Bezug auf eine Verschiebung linear ist.
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7 ist
ein Diagramm, das eine Vorgehensweise zum Berechnen eines Sensorausgangssignals
erläutert, das im Hinblick auf eine Verschiebung linear
ist.
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8 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht von 7.
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9 ist
eine Seitenansicht, die eine Konfiguration einer zweiten Ausführungsform
eines Wegsensors gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch
darstellt.
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10 ist
eine Seitenansicht, die eine Konfiguration einer dritten Ausführungsform
des Wegsensors gemäß der vorliegenden Erfindung
schematisch darstellt.
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11 ist
eine Seitenansicht, die eine Konfiguration einer vierten Ausführungsform
des Wegsensors gemäß der vorliegenden Erfindung
schematisch darstellt.
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Beste Art und Weise zum Ausführen
der Erfindung
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<Erste
Ausführungsform>
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Nachstehend
erfolgt eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es
wird hierin ein Fall veranschaulicht, wo der Wegsensor der vorliegenden
Erfindung auf einen Fahrzeughöhensensor zum Erfassen einer
Fahrzeughöhenverschiebung angewendet wird. 1 ist
eine Draufsicht, die einen Wegsensor der vorliegenden Erfindung
schematisch darstellt. 2 ist eine Seitenansicht, die
eine Konfiguration des Wegsensors von 1 schematisch
darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der
Wegsensor in Form einer Sensoranordnung 30 angeordnet.
Die Sensoranordnung 30 beinhaltet: einen Sensorkörper 1,
eine Halterung 2 zur Befestigung an einem Fahrzeug; und eine
Hebelanordnung 20; und ist zwischen einer Fahrzeugkarosserie
und einer Radaufhängungsstrebe (nicht gezeigt) angeordnet.
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Der
Sensorkörper 1, der das Herzstück des Wegsensors
der vorliegenden Erfindung bildet, ist durch die Halterung 2 an
der Fahrzeugkarosserie befestigt. Mit dem Sensorkörper 1 ist
ein Hebelarm 4 verbunden, der so konfiguriert ist, dass
er sich in 2 in einer senkrechten Ebene
in Richtung eines Pfeils R (Winkel ±α) dreht.
Bei dem Hebelarm 4 handelt es sich um ein stabförmiges
Element und einen Endbereich 4a, der durch eine Drehbewegungserfassungseinheit
(auf die in der nachstehenden Beschreibung ausführlicher
eingegangen wird) des Sensorkörpers 1 schwenkbar
gelagert wird. Der andere Endbereich 4b des Hebelarms 4 ist
durch ein oberes Kugelgelenk 5 mit einem Endbereich 6a eines
als stabförmiges Element ausgebildeten Verbindungsarms 6 verbunden.
Der andere Endbereich 6b des Verbindungsarms ist durch
ein unteres Kugelgelenk 7 mit einer Radaufhängungsstrebe
(nicht gezeigt) verbunden. Der Hebelarm 4, das obere Kugelgelenk 5,
der Verbindungsarm 6 und das untere Kugelgelenk 7 bilden
zusammen die Hebelanordnung 20 (mechanische Einheit).
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Bei
einer Standardfahrzeughöhe, d. h. bei einer Standardinstallationsposition,
wird hierin bevorzugt, dass eine lange Achse des Hebelarms 4 und eine
lange Achse des Verbindungsarms 6 einander in einem Winkel
von 90 Grad kreuzen, und dass auch der Verbindungsarm 6 und
die Radaufhängungsstrebe einander in einem Winkel von 90
Grad kreuzen. Diese als Kriterium dienende Fahrzeughöhe
wird hierin als „neutrale Position” bezeichnet.
Darüber hinaus ist es zu bevorzugen, dass der Verbindungsarm 6 mit
einem Bereich an einer von einem Drehpunkt der Radaufhängungsstrebe
entfernten und näher an einem Reifen befindlichen Position
verbunden ist. Insbesondere ist es wünschenswert, dass
sich die Verbindungsposition näher an einem Reifen als
an einem mittleren Punkt bzw. Mittelpunkt der Radaufhängungsstrebe
befindet. Wenn der Verbindungsarm 6 an einer Position installiert
ist, die sich näher am Reifen befindet, kann dadurch ein
Federungsweg verlängert werden, wodurch die Auflösung
des Wegsensors verbessert wird.
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Wenn
die Fahrzeughöhe fluktuiert bzw. schwankt, kommt es dabei
zu einer vertikalen Fluktuation bzw. Schwankung der Radaufhängungsstrebe. Diese
Schwankung nimmt die Form einer Verschiebung des Verbindungsarms 6 in
einer vertikalen Richtung an, wie mit einem Pfeil L in 2 gezeigt
wird. Die Verschiebung des Verbindungsarms 6 wird durch das
obere Kugelgelenk 5 an den oberen Endbereich 4b des
Hebelarms 4 übertragen. Der Endbereich 4a des
Hebelarms 4 wird durch den Sensorkörper 1 schwenkbar
gelagert, wobei eine Welle 42 als Drehachse dient. Daher
ist der Hebelarm 4 um den Endbereich 4a als Drehpunkt
drehbar. Der andere Endbereich 4b des Hebelarms 4 dient
als ein Kraftangriffspunkt zum Drehen des Hebelarms 4
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3 ist
ein konzeptuelles Diagramm, das eine Konfiguration des Sensorkörpers 1 schematisch darstellt.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, erstreckt sich
die Welle 42, die am Endbereich 4a des Hebelarms 4 befestigt
ist, in eine Richtung einwärts des Sensorkörpers 1.
An einem vorderen Bereich der Welle 42, d. h. einem vorderen
Bereich, der sich einwärts des Sensorkörpers 1 erstreckt,
ist ein Magnet 41 befestigt. Daher ist der in dem Sensorkörper 1 enthaltene
Magnet 41 durch die Welle 42 am Hebelarm 4 befestigt
und zusammen mit dem Hebelarm 4 drehbar.
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Der
Sensorkörper 1 ist mit einer Drehbewegungserfassungseinheit 11 mit
zumindest zwei Hall-Elementen 1x, 1y versehen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Hallelemente 1x, 1y in
eine Sensor-IC 10 eingebaut, die das Herzstück
des Sensorkörpers 1 bildet. Die Hall-Elemente 1x, 1y weisen jeweils
ein Ansprechvermögen auf Magnetflüsse Bx, By auf,
wobei die Magnetflüsse in zueinander senkrechten Richtungen
ausgerichtet sind, wie in 3 gezeigt
ist. Die Stärke bzw. der Wert der Magnetflüsse
Bx, By verändert sich entsprechend einer Drehbewegung des
Magneten 41, der am Hebelarm 4 befestigt ist.
Da der Magnetfluss Bx zum Magnetfluss By um 90 Grad phasenverschoben
ist, kann ein Drehwinkel des Magneten 41 basierend auf
den Magnetflüssen Bx, By erfasst werden. Insbesondere geben die
Hall-Elemente 1x, 1y jeweils Spannungen Vx, Vy entsprechend
den Magnetflüssen Bx, By aus. Basierend auf. den Spannungen
Vx, Vy gibt die Sensor-IC 10 dann eine Sensorausgabe Vr
der Verschiebung entsprechend aus.
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4 ist
ein Wellenformdiagramm, das die Sensorausgabe Vr gemäß einer
Verschiebung L des Verbindungsarms 6 darstellt. Bei der
Sensorausgabe Vr in 4 handelt es sich um den vorstehend
beschriebenen Wert, der basierend auf den Spannungen Vx, Vy berechnet
und durch eine Kurve W in Form einer Sinuskurve dargestellt wird.
Eine Verschiebung von null am Mittelpunkt einer horizontalen Achse
entspricht der vorstehend beschriebenen neutralen Position. Ein
Verschiebungsbereich (A) in der Zeichnung zeigt einen Schwankungs-
bzw. Fluktuationsbereich der Radaufhängungsstrebe an, d.
h. einen Schwankungsbereich der Verschiebung L des Verbindungsarms 6 in
einem Fall, wo die Sensoranordnung 30 in das Fahrzeug eingebaut
ist. Wie in 2 gezeigt ist, handelt es sich
bei der Verschiebung des Verbindungsarms 6 um eine lineare
Verschiebung in einer vertikalen Richtung (Pfeil L), während
die unter Verwendung der Hall-Elemente 1x, 1y erfasste
Verschiebung eine krummlinige Verschiebung ist, die aus der Drehung
des Hebelarms 4 resultiert. Wie in 4 gezeigt
ist, wird daher die Linea rität der Sensorausgabe Vr stärker
beeinträchtigt, wenn die Sensoranordnung 30 an
einer Position installiert ist, die sich von der neutralen Position
weiter entfernt befindet.
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Wenn
die Sensoranordnung 30 an der neutralen Position installiert
ist, verändert sich die Sensorausgabe Vr in einem Fluktuations-
bzw. Schwankungsbereich N0, der in 4 gezeigt
ist. In diesem Bereich, der in 4 gezeigt
ist, verändert sich die Sensorausgabe Vr im Hinblick auf
die Verschiebung nahezu linear. In anderen Worten wird die Sensorausgabe
Vr durch eine flache Kurve dargestellt, die mit einer Geraden G0,
die die Wellenkurve bzw. den Wellenverlauf W an der neutralen Position
tangiert, (der Geraden G0, die infolge eines Differentials an der
neutralen Position erhalten wird) nahezu übereinstimmt.
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Wenn
die Sensoranordnung 30 hingegen an einer Position installiert
ist, die von der neutralen Position vertikal verschoben ist, wie
durch einen Fluktuationsbereich N1 oder N2 einer Verschiebung in 4 angezeigt
ist, verändert sich die Sensorausgabe Vr im Hinblick auf
die Verschiebung nichtlinear. Darüber hinaus unterscheidet
sich eine Gerade G1, die durch Verbinden des maximalen Werts und
des minimalen Werts der Sensorausgabe Vr im Fluktuationsbereich
N1 erhalten wird, erheblich von der Kurve der Sensorausgabe Vr im
Fluktuationsbereich N1. In anderen Worten unterscheidet sich ein
Ausmaß bzw. Grad der Veränderung der Sensorausgabe
im Fluktuationsbereich N1 von dem Fall, wo die Sensoranordnung 30 an
der neutralen Position installiert ist. Desgleichen unterscheidet
sich eine Gerade G2, die durch Verbinden des maximalen Werts und
des minimalen Werts der Sensorausgabe Vr im Fluktuationsbereich
N2 erhalten wird, erheblich von der Kurve bzw. dem Verlauf der Sensorausgabe
Vr im Fluktuationsbereich N2. Außerdem unterscheiden sich
die Steigungen der Geraden G1 und G2 erheblich von einer Steigung
der Geraden G0, die durch Annähern der Sensorausgabe Vr
für die an der neutralen Position installierte Sensoranordnung 30 erhalten
wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, variiert in einer Konfiguration, wo die
lineare Verschiebung durch die Hebelanordnung 20 in die
Drehbewegung umgewandelt und unter Verwendung der Drehung erfasst
wird, eine Linearität der Sensorausgabe zur linearen Verschiebung
der Hebelanordnung 20 abhängig von der Genauigkeit
der Installation der Sensoranordnung 30. Dadurch kommt
es zu einer Beeinträchtigung der Genauigkeit des Wegsensors.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Wegsensor, der die Genauigkeit, d.
h. Linearität, des Wegsensors ungeachtet der Genauigkeit
der Installation der Sensoranordnung 30 beibehalten kann.
Insbesondere wird in der vorliegenden Ausführungsform die
Sensorausgabe Vr, die im Hinblick auf die Verschiebung der Hebelanordnung 20 linear
ist, an der Sensor-IC 10 erzeugt.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das die Sensor-IC 10 und die diese umgebenden
zweckmäßigen Bereiche schematisch darstellt. Die
Sensor-IC 10 beinhaltet: die eingebauten Hall-Elemente 1x, 1y,
die vorstehend beschrieben wurden; und eine Verschiebungs- bzw.
Wegerfassungseinheit 12, die so konfiguriert ist, dass
eine lineare Verschiebung der Hebelanordnung 20 basierend
auf dem Erfassungsergebnis der Hall-Elemente erfasst wird. In der
vorliegenden Ausführungsform wird das Erfassungsergebnis der
Verschiebungs- bzw. Wegerfassungseinheit 12 als ein Wert
berechnet, der im Hinblick auf die lineare Verschiebung der Hebelanordnung 20 linear
ist und durch einen Verbinder 3 ausgegeben wird (siehe 2).
Das Ausgabeerfassungsergebnis wird durch eine ECU (elektronische
Steuerungseinheit) in dem Fahrzeug empfangen und zum Einstellen
der Luftfederung, des Strahlwinkels des Scheinwerfers oder dergleichen
verwendet. Eine Vorrichtung 50 in 5 wird in
der Beschreibung an späterer Stelle beschrieben.
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In
der vorliegenden Ausführungsform besteht die Verschiebungserfassungseinheit 12 beispielsweise
aus einem Mikrocomputer, einem DSP (Digitalsignalprozessor) und
anderen logischen Schaltungen und führt eine digitale Berechnung
aus. Das Erfassungsergebnis durch die Hall-Elemente 1x, 1y wird
durch einen A/D-Wandler 16, mittels eines Verstärker 15,
der eine analoge Signalverarbeitung, wie z. B. eine Impedanzumwandlung,
eine Differentialverstärkung, ausführt, digital
umgewandelt. Ein digital umgewandeltes Signal wird in die Verschiebungserfassungseinheit 12 eingegeben.
Die Verschiebungserfassungseinheit 12 ist so konfiguriert, dass
ein linearer Verschiebungsbetrag, der im Hinblick auf die lineare
Verschiebung der Hebelanordnung 20 linear ist, als ein
Erfassungsergebnis des Wegsensors berechnet wird. Die Sensorausgabe
Vr wird als Berechnungsergebnis in einen analogen Wert durch einen
A/D-Wandler 17 umge wandelt und an die ECU 40 übertragen.
Alternativ kann die Sensorausgabe Vr als der digitale Wert an die
ECU 40 durch eine Kommunikationsschnittstelle 18 übertragen
werden.
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Wie
in 5 gezeigt ist, beinhaltet die Verschiebungserfassungseinheit 12 eine
Berechnungseinheit 13 und eine Speichereinheit 14.
Die Speichereinheit 14 speichert einen Standardwert als
ein Kriterium zum Berechnen eines linearen Verschiebungsbetrags
anhand eines Drehbewegungsverschiebungsbetrags, der durch die Hall-Elemente 1x, 1y erfasst
wird. Die Berechnungseinheit 13 berechnet einen linearen
Verschiebungsbetrag basierend auf dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag,
der durch die Hall-Elemente 1x, 1y erfasst wird,
und einem Standardwert, der in der Speichereinheit 14 gespeichert
ist. Es ist zu bevorzugen, dass die Speichereinheit 14 aus
einem überschreibbaren und nichtflüchtigen Speicher,
wie z. B. einem E2PROM und einem Flash-Speicher,
besteht.
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Wie
vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben
wurde, ist der Drehbewegungsverschiebungsbetrag der Hebelanordnung 20,
der auf der Drehbewegung basiert, die durch die Drehbewegungserfassungseinheit 11 (die
Hall-Elemente 1x, 1y) erfasst wird, im Hinblick
auf den linearen Verschiebungsbetrag der Hebelanordnung 20 nichtlinear.
Wenn die Verschiebungserfassungseinheit 12 ein Verschiebungserfassungsergebnis
(die Sensorausgabe Vr), das einen linearen Verschiebungsbetrag der
Hebelanordnung 20 darstellt, ausschließlich basierend
auf einem Drehbewegungsverschiebungsbetrag berechnet, wird das Verschiebungserfassungsergebnis
im Hinblick auf den linearen Verschiebungsbetrag der Hebelanordnung 20 nichtlinear
(siehe die Kurve W in 4). Die Verschiebungserfassungseinheit 12 ist
hingegen so konfiguriert, dass die Sensorausgabe Vr basierend auf
dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag und dem in der Speichereinheit 14 gespeicherten
Standardwert derart berechnet wird, dass die Sensorausgabe Vr im
Hinblick auf den linearen Verschiebungsbetrag der Hebelanordnung 20 linear
wird (siehe die Gerade G0 in 6).
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Der
in der Speichereinheit 14 zu speichernde Standardwert wird
wie folgt eingestellt. In 5 wird die
Vorrichtung 50 zum Einstellen eines Standardwerts in der
Spei chereinheit 14 der Sensor-IC 10 verwendet.
In der Vorrichtung 50 kann die Sensoranordnung 30 installiert
werden, wobei sich die Sensoranordnung 30 in Bezug auf
das Fahrzeug in einem idealen Installationszustand befindet. Nachdem
in der Speichereinheit 14 ein Standardwert eingestellt
worden ist, wird die Sensoranordnung 30 an der Vorrichtung 50 derart
installiert, dass die lange Achse des Hebelarms 4 und die
lange Achse des Verbindungsarms 6 einander in einem Winkel
von 90 Grad kreuzen, und auch der Verbindungsarm 6 und
die Radaufhängungsstrebe einander in einem Winkel von 90 Grad
kreuzen. Die Vorrichtung 50 ist mit einem linearen Sensor 52 und
einem Stellglied 53 versehen und so konfiguriert, dass
die Hebelanordnung 20 der Sensoranordnung 30 verschoben
wird, während die Verschiebung der Hebelanordnung 20 gemessen
wird.
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Darüber
hinaus ist eine Steuerungseinheit 51 der Vorrichtung 50 so
konfiguriert, dass ein linearer Verschiebungsbetrag der Hebelanordnung 20 an die
Berechnungseinheit 13 der Verschiebungserfassungseinheit 12 durch
die Kommunikationsschnittstelle 18 übertragen
wird und eine Anweisung zum Einstellen eines Standardwerts bereitgestellt
wird. Die Berechnungseinheit 13, die die Anweisung erhalten
hat, berechnet einen Standardwert basierend auf sowohl dem übertragenen
linearen Verschiebungsbetrag als auch dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag,
der durch die Drehbewegungserfassungseinheit 11 erfasst
wird, und speichert den Standardwert in der Speichereinheit 14.
Es ist zu beachten, dass der in der Speichereinheit 14 gespeicherte
Standardwert durch die Kommunikationsschnittstelle 18 an
die Vorrichtung weitergeleitet werden kann.
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In
der vorstehenden Beschreibung wurde erläutert, dass der
Standardwert in der Verschiebungserfassungseinheit 12 berechnet
wird. Alternativ kann der Standardwert in der Steuerungseinheit 51 der Vorrichtung 50 berechnet
werden, nachdem die Vorrichtung 50 den Drehbewegungsverschiebungsbetrag über
die Kommunikationsschnittstelle 18 empfangen hat. In diesem
Fall wird der Standardwert, der von der Vorrichtung 50 durch
die Kommunikationsschnittstelle 18 an die Verschiebungserfassungseinheit 12 übertragen
wird, in der Speichereinheit 14 gespeichert.
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Wenn
die Fertigungstoleranz der Sensoranordnung 30 insgesamt
unter Kontrolle ist, werden die Eigenschafen bzw. das Verhalten
der massenproduzierten Sensoranordnung 30, z. B. die Eigenschaften der
Sensor-IC 10 und die Eigenschaften der Hebelanordnung 20,
annähernd identisch. Daher besteht keine Notwendigkeit,
die vorstehend erläuterte Verarbeitung (Kalibrierung) vorzunehmen,
bei der für die massenproduzierte Sensoranordnung 30 der
Standardwert separat eingestellt werden muss, und es genügt,
wenn in der Speichereinheit 14 ein gemeinsamer Standardwert
gespeichert wird. In anderen Worten kann ein Standardwert in der
Speichereinheit 14 im Voraus gespeichert werden, wenn die
Sensor-IC 10 oder die Sensoranordnung 30 massenproduziert
ist.
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Nachstehend
wird in der Beschreibung auf die spezielle Vorgehensweise beim Kalibrieren
eingegangen. In der vorliegenden Ausführungsform wird für
jede der Zonen, die durch Dividieren bzw. Aufteilen eines variablen
Bereichs, in dem die Verschiebung der mechanischen Einheit stattfindet,
erhalten werden, ein Standardwert eingestellt. Wie in 6 gezeigt
ist, stellt die vorliegende Ausführungsform einen Fall
dar, in dem der Wert für jede der elf Zonen Z12, ..., Zbc
eingestellt wird. Wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben
wird, sind der Drehbewegungsverschiebungsbetrag und der lineare
Verschiebungsbetrag in der Nähe der neutralen Position
beinahe linear zueinander. In der in 6 gezeigten Ausführungsform
befindet sich die neutrale Position in der Mitte einer Zone Z67.
In den zur Zone Z67 vier benachbarten Zonen Z45, Z56, Z78, Z89 sind
der Drehbewegungsverschiebungsbetrag und der lineare Verschiebungsbetrag
nahezu linear zueinander und stimmen fast mit der Geraden G0 überein.
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In
jeder der Zonen Z12, Z23, Z34, Z9a, Zab, Zbc, wo die Verschiebung
sich von der neutralen Position entfernt ereignet, sind der Drehbewegungsverschiebungsbetrag
und der lineare Verschiebungsbetrag der Zone nichtlinear zueinander,
und die Zonen stimmen mit der Geraden G0 nicht überein.
Der Standardwert, mit dem die Sensorausgabe Vr berechnet werden
kann, wird unter Verwendung des Erfassungsergebnisses der Drehbewegungserfassungseinheit 11 derart
berechnet, dass auch in diesen Zonen der Drehbewegungsverschiebungsbetrag
und der lineare Verschiebungsbetrag nahezu linear zueinander sind
und gleichzeitig mit der Geraden G0 übereinstimmen.
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Zunächst
wird die Sensoranordnung 30 an die Vorrichtung 50 montiert,
während sie gleichzeitig an der neutralen Position beibehalten
wird. Die Vorrichtung 50 ist mit dem Linearsensor 52 versehen, der
so konfiguriert ist, dass er einen linearen Verschiebungsbetrag
der Hebelanordnung 20 messen kann, während bei
einem linearen Verschiebungsbetrag der Sensoranordnung 30 an
der neutralen Position von null ausgegangen wird. Dieser lineare
Verschiebungsbetrag entspricht einem Verschiebungsbetrag in der
Richtung des Pfeils L in 2. In der vorliegenden Ausführungsform
wird ein linearer Verschiebungsbetrag des anderen Endbereichs 6b des Verbindungsbereichs 6 gemessen,
wobei der Bereich den Ausgangspunkt der Bewegung in einer vertikalen
Richtung des anderen Endbereichs 4b des Hebelarms 4 als
Kraftangriffspunkt darstellt. Dieser lineare Verschiebungsbetrag
ist ein Betrag einer linearen Verschiebung in der vertikalen Richtung
der Radaufhängungsstrebe, die am Fahrzeug installiert ist.
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Wenn
die Sensoranordnung 30 an der neutralen Position montiert
wird, verschiebt die Steuerungseinheit 51 der Vorrichtung 50 die
Hebelanordnung 20 durch das Stellglied 53 auf
S7, wie in 6 gezeigt ist. Die Berechnungseinheit 13 der
Sensor-IC 10 berechnet die Sensorausgabe Vr (= C7) basierend auf
dem Erfassungsergebnis der Drehbewegungserfassungseinheit 11.
Wie vorstehend beschrieben, stimmen in diesem Fall der Drehbewegungsverschiebungsbetrag
und der lineare Verschiebungsbetrag außergewöhnlich
gut miteinander überein, und somit kann die Sensorausgabe
Vr (= C7), die basierend auf dem Erfassungsergebnis der Drehbewegungserfassungseinheit 11 berechnet
wird, als ein Wert betrachtet werden, der mit der Sensorausgabe
Vr (= M7), die in Bezug auf den linearen Verschiebungsbetrag linear
ist, sehr gut übereinstimmt.
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Als
nächstes verschiebt die Vorrichtung 50 die Sensoranordnung 30 auf
S6, wie in 6 gezeigt ist. Die Berechnungseinheit 13 der
Sensor-IC 10 berechnet die Sensorausgabe Vr (= C6) basierend
auf dem Erfassungsergebnis der Drehbewegungserfassungseinheit 11.
Wie vorstehend beschrieben, stimmen in diesem Fall der Drehbewegungsverschiebungsbetrag
und der lineare Verschiebungsbetrag hervorragend miteinander überein,
und somit kann die Sensorausgabe Vr (= C6), die basierend auf dem Erfassungsergebnis
der Drehbewegungserfassungseinheit 11 berechnet wird, als
ein Wert betrachtet werden, der mit der Sensorausgabe Vr (= M6),
die im Hinblick auf den linearen Verschiebungsbetrag linear ist,
hervorragend übereinstimmt.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden in der Zone Z67, d. h. zwischen der
Sensorausgabe Vr = C6 und der Sensorausgabe Vr = C7, der Drehbewegungsverschiebungsbetrag
und der lineare Verschiebungsbetrag als nahezu linear zueinander
betrachtet. Darüber hinaus kann eine Gerade, die C6 und
C7 verbindet, als die Gerade G0 betrachtet werden, die M6 und M7
verbindet, da davon ausgegangen wird, dass C6 = M6 und C7 = M7.
In anderen Worten kann unter Verwendung einer Geraden, die durch
Verbinden von C6 und C7 erhalten wird, eine Steigung der Sensorausgabe
Vr = G0 berechnet werden, die linear ist.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden eine Neigung bzw. Steigung und ein
Schnittpunkt der Geraden G0, die die Sensorausgabe Vr darstellt,
die in Bezug auf einen linearen Verschiebungsbetrag linear ist,
als ein Standardwert eingestellt.
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Nachdem
der Standardwert an der neutralen Position eingestellt worden ist,
wird anschließend die Kalibrierung für eine Position
benachbart zu der neutralen Position und somit für weitere
Positionen ausgeführt. In anderen Worten werden im Hinblick
auf die Zonen Z56, Z78 die Werte der Sensorausgabe Vr (M5, M6, M7,
M8: Schnittpunkt) bei der Verschiebung der beiden Enden einer jeweiligen
Zone sowie eine Steigung der Sensorausgabe Vr in jeder Zone eingestellt.
Hier sind die Werte M6 und M7 der Sensorausgabe Vr mit dem für
die Zone Z67 eingestellten Wert identisch. Darüber hinaus
ist die Steigung der Sensorausgabe Vr mit der Steigung der Geraden
G0 identisch. Wenn die Steigungen in den Zonen Z56 und Z78 nicht
mit der der Geraden G0 übereinstimmen, wird bewirkt, dass
die Steigungen miteinander übereinstimmen, indem die Sensorausgabewerte
M5 und M8 angepasst bzw. eingestellt werden. Dieses Anpassungsverfahren
ist mit der Anpassung für die Zone Z12 oder dergleichen
identisch, auf die später in der Beschreibung eingegangen
wird. Zur beispielhaften Darstellung eines spezifischen Anpassungsverfahrens
wird nachstehend ein Anpassungsverfahren für die Zone Z12
beschrieben, da es sich ohne Weiteres versteht, dass ein Grad der
Differenz bzw. Abweichung von der Geraden G0 größer
ist.
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Wenn
die Kalibrierung von der neutralen Position in weitere Positionen
voranschreitet, wird die Linearität zwischen dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag
und dem linearen Verschiebungsbetrag beeinträchtigt. Nachstehend
wird unter Bezugnahme auf 7 ein Beispiel
beschrieben, in dem ein Standardwert zum Berechnen der Sensorausgabe
Vr der Zone Z12 an der am weitesten entfernten Position in 6 eingestellt
wird.
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Da
bei der Anpassung für die Zone Z12 die Standardwerte, wie
vorstehend beschrieben, der Reihe nach von der Position eingestellt
werden, die zur neutralen Position und weiteren Position benachbart
ist, ist die Anpassung für die Zone Z23 abgeschlossen,
und der Standardwert ist im Hinblick auf den Wert M2 der Sensorausgabe
Vr bei einer Verschiebung S2 eingestellt. In anderen Worten wird
der Standardwert in der Verschiebungserfassungseinheit 12 so
eingestellt, dass die Sensorausgabe Vr, die ansonsten zu C2 werden
würde, wenn sie ausschließlich auf Basis des Drehbewegungsverschiebungsbetrags
berechnet werden würde, als Wert M2 berechnet wird, der
im Hinblick auf den linearen Verschiebungsbetrag linear ist. Daher
wird für die Zone Z23 der Standardwert eingestellt, mit
dem die Sensorausgabe als ein linearer Verschiebungsbetrag in der
Verschiebungserfassungseinheit 12 berechnet werden kann,
wobei die Sensorausgabe sich an M2 der Sensorausgabe Vr anschließt
und die gleiche Steigung aufweist wie die Gerade G0.
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8 ist
eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs einer
Zone Z12. In der Zone Z12 kann die Sensorausgabe Vr (Kurve W), die
ausschließlich basierend auf dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag berechnet
wird, auf einer Mikroskala auch als eine Gerade G' betrachtet werden.
Die Gerade G' (die nahezu gleich W ist) wird durch die nachstehende
Gleichung (1) dargestellt, wobei „u” eine Verschiebung ist, „a'” eine
Steigung und „b” ein Schnittpunkt ist. G' = a'u + b (1)
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Die
Gerade G0 in der Zone Z12 wird hingegen durch die nachstehende Gleichung
(2) dargestellt, wobei „u” eine Verschiebung, „a” eine
Steigung und „d (= b + c)” ein Schnittpunkt ist. G0 = au + d
= au + b + c (2)
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Gemäß den
Gleichungen (1) und (2) sowie 8 kann eine
Sensorausgabe erhalten werden, die in der Zone Z12 linear ist, wenn
die Gerade G' in die Gerade G0 umgewandelt wird. Die Umwandlung in
eine Gerade (primärer Ausdruck) ist hinreichend bekannt,
und somit wird von einer ausführlichen Beschreibung abgesehen.
Es ist zu beachten, dass in der Formel (2) und 8 die
Differenz (c) im Schnittpunkt bei einer Verschiebung S1 genutzt
wird, und alternativ eine Differenz im Schnittpunkt bei der Verschiebung
S2 genutzt werden kann.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden verschiedene Arten von Informationen
zum Definieren einer Geraden in jeder Zone als Standardwert eingestellt
und in der Speichereinheit 14 gespeichert. Beispiele für
den Standardwert sind: ein Parameter, der eine Beziehung zwischen
den Werten der Kurve W (C1–C12) und den Werten der Geraden
G0 (M1–M12) an den Enden der Zonen darstellt; ein Parameter
zum Umwandeln einer Steigung einer Geraden, die die Enden jeder
Zone verbindet, in die Steigung der Geraden G0; und ein Schnittpunktparameter
zum parallelen Verschieben einer Geraden mit der Steigung G0 (die
durch Umwandeln von der Steigung der Geraden erhalten wird, die
die Enden einer jeden Zone verbindet), um mit der Geraden G0 in Übereinstimmung
zu gelangen. Die Speichereinheit 14 speichert Informationen
bezüglich einer solchen Steigung und eines solchen Schnittpunkts
zum Definieren einer Linearität in jeder Zone.
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Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform veranschaulicht
einen Fall, wo die Zonen gleich breit sind. Alternativ müssen
die Breiten der Zonen nicht gleich groß sein und können
zweckmäßig modifiziert werden. Die Zonen nahe
der neutralen Position können z. B. vergrößert
werden, während die weiter weg befindlichen Zonen verkleinert
werden können.
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Wie
vorstehend beschrieben, berechnet die Verschiebungserfassungseinheit 12 der
Sensor-IC 10 die Sensorausgabe Vr, die auf den linearen
Verschiebungsbetrag linear anspricht, basierend auf dem Standardwert,
der in der Speichereinheit 14 gespeichert ist, und dem
Drehbewegungsverschiebungsbetrag, der durch die Drehbewegungserfassungseinheit 11 erfasst
wird, und gibt diese Sensorausgabe Vr aus. Folglich kann ungeachtet
der Genauigkeit der Installation der Sensoranordnung 30 ein
Wegsensor erhalten werden, der innerhalb eines variablen Bereichs
der Hebelanordnung 20 stets anspricht.
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<Zweite
Ausführungsform>
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Eine
zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht
einen Fall, wo die Sensoranordnung 30 als der vorstehend
beschriebene Fahrzeughöhensensor auf eine Einstellungseinrichtung
für eine optische Achse eines Fahrzeugscheinwerfers zum
Einstellen einer optischen Achse eines Fahrzeug-Scheinwerfers angewendet
wird. Wie in 9 gezeigt wird, beinhaltet die
Einstellungseinrichtung für die optische Achse eines Fahrzeug-Scheinwerfers:
Scheinwerfer 60, ein Stellglied 61, die Sensoranordnung 30 als
einen Fahrzeughöhensensor und eine ECU 62. Das
Stellglied 61 ist so konfiguriert, dass es einen im Scheinwerfer 60 angeordneten
Reflektor 60a antreibt bzw. ansteuert, um einen Winkel
desselben so zu verändern, dass dadurch die optische Achse
verschoben wird. Die Sensoranordnung 30 ist an einer Position
zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Radaufhängungsstrebe der
Vorderrads und/oder einer Position zwischen der Fahrzeugkarosserie
und der Radaufhängungsstrebe des hinteren Rads angeordnet,
und ist so konfiguriert, dass eine vertikale Fluktuation bzw. Schwankung
der Radaufhängungsstrebe als ein Sensorausgabewert gemäß der
Schwankung der Fahrzeughöhe ausgegeben wird.
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Die
ECU 62, die eine Recheneinheit 63 und eine Steuerungseinheit 64 beinhaltet,
ist so konfiguriert, dass ein Betrieb des Stellglieds 61 basierend auf
dem Ausgabewert der Sensoranordnung 30 gesteuert wird.
Wie in 9 gezeigt ist, wird die Sensoraus gabe aus der
Sensoranordnung 30 in die ECU 62 eingegeben. Die
Recheneinheit 63, die in der ECU 62 angeordnet
ist, ist so konfiguriert, dass: in dem Fall, wo die Sensoranordnung 30 auf
entweder nur einer Vorderradseite oder nur einer Hinterradseite angeordnet
ist, die Fahrzeugneigung durch Abschätzen einer Beziehung
zwischen der Radseite, die mit der Sensoranordnung 30 versehen
ist, und der anderen Radseite, berechnet wird; und in dem Fall,
wo die Sensoranordnungen 30 auf sowohl der Vorderradseite
als auch der Hinterradseite angeordnet sind, die Fahrzeugneigung
basierend auf einer Differenz in den Sensorausgabewerten von den
Sensoranordnungen 30 berechnet werden (Differenz in der
Fahrzeughöhe). Die Steuerungseinheit 64 ist so
konfiguriert, dass die Energiezufuhr bzw. Aktivierung des Stellglieds 61 basierend
auf der berechneten Fahrzeugneigung gesteuert wird, um dadurch den
Reflektor 60a derart zu betätigen, dass die optische
Achse des Scheinwerfers 60 so angepasst wird, dass diesbezüglich
die Fahrzeugneigung aufgehoben wird. Insbesondere wenn z. B. das
Fahrzeug nach vorne geneigt wird, wird die optische Achse nach oben
verschoben. Wenn hingegen das Fahrzeug nach hinten geneigt wird,
wird die optische Achse nach unten verschoben. Auf diese Weise wird
durch Beibehalten des optischen Winkels auf einem relativ zur Fahrebene
des Fahrzeugs konstanten Wert ein konstanter Bestrahlungsabstand
sichergestellt, während verhindert wird, dass die Insassen
entgegenkommender Fahrzeuge geblendet werden.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird mit der Sensoranordnung 30 die
Verschiebung L, die durch die vertikale Bewegung der Radaufhängungsstrebe bewirkt
wird, in den Drehwinkel α des Magneten 41 durch
Elemente, wie z. B. den Hebelarm 4 und den Verbindungsarm 6,
umgewandelt. Wenn daher in diesen Elementen Abmessungsfehler vorhanden
sind, kann der Drehwinkel α des Magneten 41 entsprechend
der Verschiebung L der Radaufhängungsstrebe L nicht erhalten
werden, und somit kann auch die Sensorausgabe, die der Verschiebung
L der Radaufhängungsstrebe entspricht, nicht erhalten werden. Somit
kann es Fälle geben, wo eine exakte Fahrzeughöhe
nicht erhalten werden kann und somit die optische Achse des Scheinwerfers 60 nicht
angemessen eingestellt bzw. angepasst werden. Dementsprechend kann
z. B. beim Installieren der Sensoranordnung 30 in dem Fahrzeug
das Fahrzeug ein derartige Einstellung aufweisen, dass es eine vorbestimmte
Fahrzeughöhe aufweist, wie z. B. eine Standardfahrzeug höhe,
bei der ein einzelner Insasse in einem Fahrersitz sitzt. Unter dieser
Voraussetzung kann die Sensoranordnung 30 im Fahrzeug installiert werden,
während eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Hebelarm 4 und
dem Verbindungsarm 6 angepasst wird, so dass die Sensorausgabe
der Sensoranordnung 30 einen Ausgabewert erreicht, der
der vorbestimmten Fahrzeughöhe entspricht.
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Wenn
die Sensorausgabe auf diese Weise angepasst wird, kann die der Fahrzeughöhe
entsprechende Sensorausgabe in der Nähe der vorbestimmten
Fahrzeughöhe erhalten werden. In einem von der vorbestimmten
Fahrzeughöhe weiter entfernten Wertebereich kann es vorkommen,
dass die der Fahrzeughöhe entsprechende Sensorausgabe nicht
erhalten werden kann. Da die Fahrzeughöhe in Abhängigkeit
von der Anzahl der im Fahrzeug befindlichen Insassen, der Gepäckbeladungssituation
oder dergleichen variiert, kann umstandsbedingt keine exakte Fahrzeughöhe
erhalten werden, und somit kann es sein, dass die optische Achse
des Scheinwerfers 60 nicht angemessen eingestellt bzw.
angepasst werden kann.
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Wie
vorstehend beschrieben, weist darüber hinaus bei dieser
Art von Sensoranordnung 30 die Sensorausgabe gemäß der
Verschiebung der Radaufhängung die Kurve W in Form einer
Sinuskurve auf, wie in 4 gezeigt ist. Wenn daher die
Sensoranordnung 30 an der neutralen Position installiert wird,
verändert die Sensorausgabe Vr den Schwankungsbereich N0,
wie in 4 gezeigt ist. Wie in 4 gezeigt
ist, verändert sich in diesem Bereich die Sensorausgabe
Vr in Bezug auf die Verschiebung nahezu linear. Wenn hingegen die
Sensoranordnung 30 an einer Position installiert wird,
die von der neutralen Position verschoben ist, wie durch den Schwankungsbereich
N1 oder N2 der Verschiebung in 4 angezeigt
wird, verändert sich die Sensorausgabe Vr in Bezug auf
die Verschiebung nichtlinear. Daher wird die Sensoranordnung 30 herkömmlicherweise
an der neutralen Position relativ zum Fahrzeug installiert, und
die Verschiebung wird von der Geraden G0 im Schwankungsbereich N0
erhalten, wo die Sensorausgabe Vr sich in Bezug auf die Verschiebung
nahezu linear verändert. Aufgrund eines Fehlers beim Installieren
der Sensoranordnung 30 wird jedoch z. B. eine Verschiebung
der Radaufhängungstrebe in den Bereichen erhalten, wo die
Sensorausgabe keine Linearität aufweist, wie z. B. dem Schwankungsbereich
N1 oder N2, und somit kann die Sensorausgabe nicht der Verschiebung
der Radaufhängung entsprechen. Auch wenn kein Abmessungsfehler
in den Elementen der Sensoranordnung 30 vorliegt, gibt
es darüber hinaus auch Fälle, wo eine exakte Fahrzeughöhe
bei einer Fahrzeughöhe, die sich von der vorstehend beschriebenen
Fahrzeughöhe weiter entfernt befindet, nicht erhalten und die
optische Achse des Scheinwerfers 60 nicht angemessen eingestellt
werden kann.
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Die
Einstellungseinrichtung für die optische Achse des Fahrzeugscheinwerfers
gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher mit
der Sensorvorrichtung 30 versehen, die unter Verwendung
der Vorrichtung 50, auf die in der Beschreibung der in 5 gezeigten
ersten Ausführungsform eingegangen worden ist, so kalibriert
wird, dass die Beziehung zwischen der Verschiebung und der Sensorausgabe
linear wird. Auch wenn in den Elementen der Sensoranordnung 30 Abmessungsfehler
vorhanden sind, kann durch Verwendung des linearen Sensors 52 in der
Vorrichtung 50 für jede Sensoranordnung 30 eine Kalibrierung
basierend auf einer tatsächlichen Verschiebung des Verbindungsarms 6 ausgeführt
werden und somit Fehler kompensiert werden. Darüber hinaus
wird durch Ausführen der vorstehend beschriebenen Kalibrierung
die Sensorausgabe gemäß der Verschiebung der Radaufhängungsstrebe
durch die Gerade G0 dargestellt.
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Auch
wenn in den Elementen der Sensoranordnung 30 Abmessungsfehler
vorliegen oder Variationen in der Fahrzeughöhe während
der Installation der Sensoranordnung 30 auftreten, kann
die Sensorausgabe gemäß der Verschiebung der Radaufhängungsstrebe
ungeachtet der Fahrzeughöhe erhalten werden. Daher wird
die Sensorausgabe durch die Gerade G0 dargestellt, und somit kann
ein exakter Fahrzeughöhenschwankungswert erhalten werden, der
zu einer angemessenen Einstellung der optischen Achse des Scheinwerfers
führt.
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Wie
in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde,
ist zu beachten, dass, wenn keine Abmessungsfehler in den Elementen
der Sensoranordnung 30 vorliegen, anstatt einer Kalibrierung für
jede Sensoranordnung 30, der Standardwert, der durch ein
im Vorfeld erfolgendes Kalibrieren erhalten wird, in der Speichereinheit 14 gespeichert
wird (siehe 5), wenn es sich bei der Sensoranordnung 30 um
ein Massenprodukt handelt.
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<Dritte
Ausführungsform>
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Die
vorstehend beschriebene erste und zweite Ausführungsform
stellt den Fall dar, wo der Wegsensor auf den Fahrzeughöhensensor
zum Erfassen einer Fahrzeughöhenverschiebung angewendet
wird. Alternativ kann der Wegsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Funktion verschiedener Sensoren ausgenommen als
Fahrzeughöhensensor verwendet werden. Die dritte Ausführungsform
stellt einen Fall dar, wo der Wegsensor der vorliegenden Erfindung
auf einen Verstellwegsensor für ein Fahrpedal, Bremspedal
oder dergleichen angewendet wird.
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10 ist
eine Seitenansicht, die eine Konfiguration eines Verstellwegsensors 30A(30) schematisch
darstellt. Wie in 10 gezeigt ist, ist eine Fahrzeugbremsvorrichtung
mit dem Verstellwegsensor 30A(30) als ein Wegsensor versehen,
der so konfiguriert ist, dass die Bewegungsposition des Bremspedals 4B in
ein elektrisches Signal umgewandelt und das Signal ausgegeben wird.
Die Fahrzeugbremsvorrichtung ist in einem Fahrerfußraum
in einem Fahrzeuginnenraum angeordnet. In dem Fußraum ist das
Bremspedal 4B angeordnet, und das Bremspedal 4B weist
einen Pedalarm 4A auf, der sich von demselben erstreckt.
Der Pedalarm 4A wird durch eine Bremspedalhalterung 72 oder
den Sensorkörper 1A(1), der bzw. die an der Bremspedalhalterung 72 befestigt
ist, drehbar gelagert. Die Bremspedalhalterung 72 ist an
der Innenwand 70 des Fahrzeugs befestigt. Der Pedalarm 4A entspricht
dem Hebelarm 4 der ersten Ausführungsform. Darüber
hinaus entsprechen bzw. korrespondieren der Pedalarm 4A und
das Bremspedal 4B der Hebelanordnung 20 (mechanischen
Einheit) der ersten Ausführungsform.
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Der
Sensorkörper 1A bildet das Herzstück des
Wegverstellsensors 30A. Die Konfiguration ist ähnlich
zu der der ersten Ausführungsform, wie in 3 und 5 gezeigt
ist, und somit wird von einer wiederholten ausführlichen
Beschreibung derselben abgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform wird
der Pedalarm 4A durch den Sensorkör per 1A drehbar
in einer senkrechten Ebene in Richtung eines Pfeils R1 gelagert,
wie in 10 gezeigt ist. Wie der Hebelarm 4 der
ersten Ausführungsform erstreckt sich eine Welle (nicht
gezeigt), die am Pedalarm 4A befestigt ist, einwärts
des Sensorkörpers 1A. An einem vorderen Bereich
der Welle ist der Magnet 41 befestigt, wie die Welle 42 der
ersten Ausführungsform. Daher ist der Magnet 41 durch
die Welle (nicht gezeigt) am Pedalarm 4A befestigt, und
zusammen mit dem Pedalarm 4A drehbar.
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Der
Sensorkörper 1A ist mit der Drehbewegungserfassungseinheit 11 mit
zumindest zwei Hall-Elementen 1x, 1y versehen.
Wenn das Bremspedal 4B gedrückt wird und der Pedalarm 4A sich
in der Richtung des Pfeils R1 dreht, wird ein Drehbewegungsverschiebungsbetrag
desselben durch die Drehbewegungserfassungseinheit 11 des
Sensorkörpers 1A erfasst. Die Verschiebungserfassungseinheit 12 des
Sensorkörpers 1A berechnet die Sensorausgabe Vr,
die im Hinblick auf den linearen Verschiebungsbetrag des Bremspedals
linear ist, basierend auf dem Erfassungsergebnis der Drehbewegungserfassungseinheit 11 und
dem vorstehend beschriebenen Standardwert.
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Durch
Installieren der Sensoranordnung 30A in die Vorrichtung 50,
die an den Verstellwegsensor angepasst ist, und Ausfahren einer
Anpassung in ähnlicher Weise an die erste Ausführungsform,
kann ein Standardwert eingestellt werden. Folglich kann ein Bremsverstellwegsensor
mit einer hohen Linearität in Bezug auf den linearen Verschiebungsbetrag des
Bremspedalverstellwegs 4b erhalten werden.
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<Vierte
Ausführungsform>
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In
der dritten Ausführungsform wird ein Fall dargestellt,
wo der Pedalarm 4A durch den Sensorkörper 1A schwenkbar
gelagert wird. Wie in 11 gezeigt ist, kann der Pedalarm 4A durch
die Bremspedalhalterung 72 schwenkbar gelagert werden, und
der Pedalarm 4A kann mit dem Sensorkörper 1A durch
einen Verbindungsarm 6C und einen Hebelarm 4C verbunden
sein. In anderen Worten kann ein Endbereich des Hebelarms 4C durch
den Sensorkörper 1A schwenkbar gelagert werden,
und ein Drehbewegungsverschiebungsbetrag des Hebelarms 4C kann durch
die Drehbewegungserfassungseinheit 11 erfasst werden. In
diesem Fall entspricht der Hebelarm 4C dem Hebel arm 4 der
ersten Ausführungsform. Darüber hinaus entsprechen
bzw. korrespondieren der Hebelarm 4C und der Verbindungsarm 6C der bzw.
mit der Hebelanordnung 20 (mechanischen Einheit) der ersten
Ausführungsform.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ein Wegsensor geschaffen werden, der, wenn
eine Drehbewegungserfassungseinheit zum Erfassen einer linearen
Verschiebung verwendet wird, in der Lage ist, eine Verschiebung
mit einer in Bezug auf die Verschiebung hohen Linearität
zu erfassen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist auf einen Wegsensor anwendbar, der so
konfiguriert ist, dass eine lineare Verschiebung unter Verwendung
einer Drehbewegungserfassungseinheit erfasst werden kann.
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Zusammenfassung
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Wegsensor
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Ein
Wegsensor, der, wenn eine Drehbewegungserfassungseinheit zum Erfassen
einer linearen Verschiebung verwendet wird, in der Lage ist, eine Verschiebung
mit einer in Bezug auf die Verschiebung hohen Linearität
zu erfassen, beinhaltet: eine mechanische Einheit mit einem Hebelarm,
der an einem Endbereich desselben schwenkbar gelagert wird, und
durch eine von außen auf den anderen Endbereich ausgeübte
Kraft drehbar ist; eine Drehbewegungserfassungseinheit (11),
die so konfiguriert ist, dass ein Drehbewegungsverschiebungsbetrag des
Hebelarms erfasst wird; und eine Verschiebungserfassungseinheit
(12), die so konfiguriert ist, dass eine lineare Verschiebung
der mechanischen Einheit basierend auf einem Standardwert als ein
Kriterium zum Berechnen von Verschiebungserfassungsdaten, die in
Bezug auf einen linearen Verschiebungsbetrag der mechanischen Einheit
in einer Richtung parallel zu der auf den anderen Endbereich von
außen ausgeübten Kraft linear sind, und basierend
auf dem Drehbewegungsverschiebungsbetrag linear erfasst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2007-22418
A [0003]
- - JP 2005-106577 A [0003]