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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotationssensor zum
Ermitteln einer Rotation eines rotierenden Gegenstandes.
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Die
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr. 2000-310646 offenbart ein Beispiel
existierender Rotationssensoren. In diesem Beispiel umfasst der
Rotationssensor eine Sensorummantelung, die aus einem isolierenden
Material, wie einem Harzmaterial, hergestellt ist. Die Sensorummantelung
umfasst ein Kapselelement und ein Gehäuse, das auf einem offenen
Ende des Kapselelements angebracht ist. Das Kapselelement nimmt
elektronische und magnetische Komponenten auf, wie ein magnetisches Messwertaufnehmer-Element
und einen Magneten. Das magnetische Messwertaufnehmer-Element ist an
einer Position innerhalb eines abgeschlossenen Endes des Kapselelements
angeordnet und erfasst eine Rotation eines Gegenstandes, der an
einer Position außerhalb
des abgeschlossenen Endes des Kapselelements rotiert. Das Gehäuse ist
mit einem Befestigungsteil versehen.
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In
dem United States Patent Nr. 5,589,664 umfasst ein Gerät zur Aufnahme
elektrischer Komponenten zum Ermitteln oder Messen magnetischer Felder
ein röhrenförmiges Element,
das aus einem eisenhaltigen Material, wie austenitischem rostfreien Stahl,
oder Aluminium hergestellt ist. Das röhrenförmige Element ist geeignet,
darin elektrische Komponenten zum Messen magnetischer Felder aufzunehmen.
Eine Kappe aus einem nicht-eisenhaltigen Metall ist an einem Ende
des röhrenförmigen Elements befestigt
und die elektrischen Komponenten sind innerhalb des röhrenförmigen Elements
in dichter Nähe
zu der inneren Oberfläche
der Kappe angeordnet. Das röhrenförmige Element
ist in der Nähe
einer Rotorwelle oder ähnlichem
angeordnet, um es den darin befindlichen elektrischen Komponenten
zu ermöglichen,
magnetische Felder zu messen, um die Geschwindigkeit und/oder die
Richtung der Rotation abzutasten.
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In
dem deutschen Patent Nr. 197 44 673 sind die Ermittlungs- und Signalverarbeitungs-Schaltkreise über eine
leitende Leiterbahn-Anordnung in der Form einer einstückig geformten
Platte, die auf einem isolierenden Körper angebracht ist, miteinander
verbunden, wobei diese Anordnung annähernd vollständig von
einem Spritzguss-Gehäuse
eingeschlossen ist. Die Anordnung besitzt einen Sensor zum kontaktlosen
Ermitteln der rotierenden Komponente und eine Signalverarbeitungsvorrichtung,
die das Sensorsignal in ein der Umdrehungsrate proportionales Signal
umwandelt.
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In
dem United States Patent Nr. 4,862,316 ist ein Gehäuse für die magnetischen
Leitungsspulen des Suchschleifen-Aufbaus
eines Metalldetektors aus einem mit nichtmetallischen, elektrisch
leitenden Graphitfasern verstärkten
Kunstharz konstruiert und mit dem Erdungspotenzial der Hauptelektronik
des Metalldetektors so verbunden, dass das Gehäuse als eine statische Ableitungsabschirmung
für den Suchschleifen-Aufbau
wirkt.
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Der
Rotationssensor dieses Beispiels ist durch das Gehäuse so befestigt,
dass die geschlossene Endfläche
des Kapselelements nahe zu dem rotierenden Gegenstand angeordnet
ist. Die Rotation des Gegenstandes verändert ständig ein magnetisches Feld,
das an der Position des magnetischen Messwertaufnehmer-Elements
besteht. Das magnetische Messwertaufnehmer-Element erfasst die Schwankung
des magnetischen Feldes und gibt dadurch Informationen bezüglich der
Rotation des Gegenstandes aus.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotationssensor
zur Verfügung
zu stellen, der geeignet ist, eine Rotation eines Gegenstandes zu
erfassen, ohne einen Erfassungsfehler zu verursachen, der von einer
elektrischen Ladung auf einem Isolator, der ein magnetisches Messwertaufnehmer-Element
umgibt, resultiert.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Rotationssensor: ein
Erfassungselement zum Erfassen einer Rotation eines Gegenstandes;
und eine antistatische Ummantelung, die das Erfassungselement aufnimmt,
und eine antistatische Schicht, die um das Erfassungselement herum
gebildet ist und vorgesehen ist, mit einer Erde verbunden zu werden,
aufweist.
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Die
anderen Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung verstanden werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Querschnittansicht, die einen Rotationssensor gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist
eine Querschnittansicht, die einen Rotationssensor 1A gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt,
umfasst der Rotationssensor 1A eine Sensorummantelung 2,
die aus einem isolierenden Material, wie einem Harzmaterial, hergestellt
ist. Die Sensorummantelung 2 umfasst ein Kapselelement 3 und ein
Gehäuse 4.
Das Kapselelement 3 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen
Form mit einer mehrstufigen äußeren Oberfläche gebildet,
ragt nach unten und ist in das Gehäuse 4 eingeschraubt.
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Das
Kapselelement 3 ist mit einer Dichtungs-Einlegenute 5 um einen abgestuften
Teil der äußeren Oberfläche herum
ausgebildet. Ein Dichtungselement 6 ist in die Dichtungs-Einlegenute 5 eingepasst.
Das Kapselelement 3 ist innen mit einer Komponentenkammer 7 ausgebildet.
Die Komponentenkammer 7 nimmt einen Komponentenhalter 8 auf.
Ein Anschluss 9 aus leitenden metallischen Materialien
ist an dem Komponentenhalter 8 angebracht. Die Komponentenkammer 7 umfasst
ein magnetisches Messwertaufnehmer-Element 10, einen Magneten 11,
und andere elektronische Komponenten 12. Das magnetische
Messwertaufnehmer-Element 10, der Magnet 11 und
die elektronischen Komponenten 12 sind an dem Komponentenhalter 8 befestigt.
Das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 ist an einer
Position im Inneren eines geschlossenen unteren Endes des Kapselelements 3 angeordnet.
Das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 ist ein Erfassungselement,
das eine Rotation eines rotierenden Gegenstandes erfasst. Der Anschluss 9 ist
mit dem magnetischen Messwertaufnehmer-Element 10 und den
elektronischen Komponenten 12 elektrisch verbunden und
wirkt als ein elektrisch leitender Pfad für das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 und
die elektronischen Komponenten 12. Ein oberes Ende des
Anschlusses 9 ragt aus dem Gehäuse 4 nach oben heraus
und bildet einen Stiftanschluss 9a, der sich in einem Buchsen-Bereich 15 des
Gehäuses 4 befindet.
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Das
Gehäuse 4 umfasst
einen Flansch-Bereich 14 und den Buchsen-Bereich 15.
Der Flansch-Bereich 14 ist im Durchmesser größer ausgebildet
als das Kapselelement 3. Der Buchsen-Bereich 15 ist
oberhalb des Flansch-Bereichs 14 gebildet. Der Flansch-Bereich 14 ist
mit einem Gewindeloch 16 ausgebildet, das sich an einer
unteren Fläche öffnet. Das
Kapselelement 3 ist mit einem mit einem Gewinde versehenen
Vorsprung 3a, der von einem offenen oberen Ende des Kapselelements 3 nach oben
hervorragt, ausgebildet. Der mit einem Gewinde versehene Vorsprung 3a wird
in das Gewindeloch 16 hinein geschraubt. Der Flansch-Bereich 14 ist
mit einem Bereich ausgebildet, der über den Buchsen-Bereich 15 radial
hinausragt. Der radial hinausragende Bereich ist mit einer Einsatzöffnung 17 ausgebildet,
die sich vertikal durch den radial hinausragenden Bereich erstreckt.
Die Einsatzöffnung 17 wird dafür verwendet,
den Rotationssensor 1A an einem externen Element anzubringen.
Eine Hülse 18 aus
einem leitenden Metall ist an einer innenseitigen Fläche der
Einsatzöffnung 17 befestigt.
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Der
Buchsen-Bereich 15 ist mit einer Stift-Verbindungskammer 15a, die
sich nach oben öffnet,
ausgebildet. Der Stiftanschluss 9a ragt nach oben in die
Stift-Verbindungskammer 15a.
Der Buchsen-Bereich 15 ist mit einem externen Verbindungsstück verbindbar.
Der Rotationssensor 1A wird über das externe Verbindungsstück mit elektrischem Strom
versorgt, und gibt über
das externe Verbindungsstück
ein Erfassungssignal aus.
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Die
Sensorummantelung 2 umfasst eine antistatische Schicht 20,
die über
den gesamten äußeren Umfang
und die untere Oberfläche
des Kapselelements 3 und auf der unteren Oberfläche des
Gehäuses 4 gebildet
ist. In diesem Beispiel wird die antistatische Schicht 20 durch
das Aufbringen eines antistatischen Mittels, das eine nicht-magnetische,
leitende Substanz enthält,
gebildet. In diesem Ausführungsbeispiel
entspricht die Sensorummantelung 2 mit der antistatischen
Schicht 20 einer antistatischen Ummantelung.
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In
einem zusammengebauten Zustand in einem Fahrzeug ist der Rotationssensor 1A fest
an einem Fahrzeugkörper- Element 21 im
Inneren eines Motorraums des Fahrzeugs befestigt. In diesem Beispiel
ist das Fahrzeugkörper-Element 21 mit
einer Sensorbefestigungs-Öffnung 22 ausgebildet,
die sich vertikal durch das Fahrzeugkörper-Element 21 erstreckt,
und das Kapselelement 3 des Rotationssensors 1A wird
von oben in die Sensorbefestigungs-Öffnung 22 eingeführt, bis
die untere Fläche
des Gehäuses 4 an
einer oberen Fläche
des Fahrzeugkörper-Elements 21 anliegt.
Dann wird von oben eine Verbindungsschraube 23 durch die
Einsatzöffnung 17 des
Gehäuses 4 eingeführt und
wird weiter in das Fahrzeugkörper-Element 21 eingeschraubt.
Die untere Endfläche
des Kapselelements 3 ist nahe einem Getriebeelement 24,
das der Gegenstand der Erfassung ist, angeordnet. Die antistatische
Schicht 20 wird geerdet, indem sie mit dem Fahrzeugkörper-Element 21 direkt
oder über
den Einsatz 18 und die Verbindungsschraube 23 verbunden
wird.
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Wenn
das Getriebeelement 24 in diesen Zustand rotiert, verändert die
Rotation des Getriebeelements 24 ständig ein magnetisches Feld,
das an der Position des magnetischen Messwertaufnehmer-Elements 10 besteht.
Das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 erfasst die
Schwankung des magnetischen Feldes und gibt dadurch Informationen bezüglich der
Rotation des Getriebeelements 24 aus.
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Wenn
die Sensorummantelung, die ein aus einem Isolierungsmaterial gemachter
Isolator ist, elektrisch geladen wird, kann die elektrische Ladung Effekte
wie einen Lichtbogen verursachen. Aufgrund dieser Effekte kann das
magnetische Messwertaufnehmer-Element ein anomales Signal ausgeben
und somit einen Erfassungsfehler verursachen. Insbesondere wenn
der Rotationssensor in einem starken elektrischen Feld, wie in einem
Motorraum, angeordnet ist, neigt die Sensorummantelung dazu, elektrisch
geladen zu werden, und damit ist es wahrscheinlich, dass das magnetische
Messwertaufnehmer-Element einen Erfassungsfehler verursacht, der aus
der elektrischen Ladung resultiert.
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Im
Gegensatz dazu ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die antistatische Schicht 20 auf der äußeren Oberfläche der
Sensorummantelung 2 gebildet und über die oben beschriebene Erdungsverbindung
geerdet. Daher wird, wenn der Rotationssensor 1A in einem
derartigen starken elektrischen Feld des Motorraums angeordnet ist,
die elektrische Ladung auf der antistatischen Schicht 20 sofort über die
Erdungsverbindung abgeleitet, um so zu verhindern, dass die Sensorummantelung 2 elektrisch
geladen wird. Somit kann der Rotationssensor 1A verhindern, dass
das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 einen Erfassungsfehler
verursacht, der von einer elektrischen Ladung auf dem Isolator (oder
der Sensorummantelung 2), der das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 umgibt,
resultiert.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
kann die antistatische Schicht 20 leicht auf der äußeren Oberfläche der
Sensorummantelung 2 gebildet werden, indem das oben erwähnte antistatische
Mittel auf der Oberfläche
der Sensorummantelung 2 aufgebracht wird. Gleichermaßen kann
die antistatische Schicht 20 leicht auf einer bestehenden
Sensorummantelung gebildet werden.
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Wie
oben erwähnt,
enthält
das antistatische Mittel, das die antistatische Schicht 20 bildet,
in dem ersten Ausführungsbeispiel
eine nicht-magnetische, leitende Substanz. Daher beeinflusst die
antistatische Schicht 20 nicht das magnetische Feld, und
somit kann das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 eine
Erfassungsgenauigkeit bewahren.
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Außerdem ist
die vorliegende Erfindung auf andere Variationen, wie weiter unten
beschriebenen, anwendbar. In jeder der Variationen kann der Rotationssensor
im wesentlichen die gleichen Funktionen, Effekte und Vorteile wie
in dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel bewirken.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die antistatische Schicht 20 auf Teilen der Sensorummantelung 2 gebildet,
das heißt,
auf der äußeren Oberfläche des
Kapselelements 3 und der unteren Oberfläche des Gehäuses 4, die das magnetische
Messwertaufnehmer-Element 10 umgeben. Die antistatische
Schicht 20 kann stattdessen überall auf der äußeren Oberfläche der
Sensorummantelung 2 gebildet werden. Die derart gebildete
antistatische Schicht 20 kann sicher verhindern, dass die
Sensorummantelung 2 elektrisch geladen wird.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
kann, obwohl das magnetische Messwertaufnehmer-Element 10 das
Erfassungselement bildet, jedes Element, das in der Lage ist, eine
Rotation eines Gegenstandes zu erfassen, das Erfassungselement bilden.
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Diese
Anmeldung basiert auf einer vorhergehenden japanischen Patentanmeldung
Nr. 2003-201946, eingereicht. am 25. Juli 2003.
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Obwohl
diese Erfindung zuvor mit Bezug auf gewisse Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele
begrenzt. Modifikationen und Veränderungen
der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
werden den Fachleuten im Lichte der obigen Lehren einfallen. Der
Umfang der Erfindung ist mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.