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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsdetektionsvorrichtung
eines Mehrfachrotationskörpers
wie eines in einem Automobil verwendeten Lenkrads, welches sich
innerhalb einer begrenzten Anzahl von Rotationen (Drehungen) dreht,
mindestens eine Rotation, und insbesondere eine Rotationsdetektionsvorrichtung,
welche geeignet ist zum Detektieren der Absolutposition des Mehrfachrotationskörpers.
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Für die Detektion
einer Rotation wurde eine solche Vorrichtung vorgeschlagen, die
dazu ausgelegt ist, einen Präzisionslenkradwinkel
von einer Drehung oder weniger durch einen Inkrementalcodierer zu
detektieren und auch einen groben Winkel von einer Rotation oder
mehr des Lenkrads durch einen Absolutcodierer zu detektieren, so
dass der Lenkradwinkel aus einer Neutralposition auf der Basis einer Kombination
dieses feinen und dieses groben Rotationswinkels des Lenkrads bestimmt
ist.
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Der
Inkrementalcodierer weist eine Codeplatte, die integral mit einer
Lenkwelle rotiert, und einen Fotounterbrecher, der gegenüber der
Codeplatte angeordnet ist, auf. Dieser Codierer kann nur den Drehwinkel
einer Rotation oder weniger der Codeplatte detektieren; daher kann
die Rotation der Codeplatte, die sich als ein Körper mit der Lenkwelle dreht, mit
hoher Präzision
detektiert werden. Andererseits weist der Absolutcodierer ein Substrat
mit einem Widerstandsmuster darauf, einen Drehzahlreduktionsrotationskörper mit
einer an dem Widerstandsmuster gleitenden Bürste und ein Getriebe zum Übertragen der
Drehung des Lenkrads auf den Drehzahlreduktionsrotationskörper auf.
Da die Rotation des Mehrfachrotationslenkrads durch das Getriebe
auf eine Rotation oder weniger reduziert wird, ist es möglich, die
Absolutposition des Lenkrads zu detektieren.
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Weil
bei dem oben beschriebenen Stand der Technik der Absolutcodierer
ein Getriebe verwendet, welches ein an einem Rotorelement vorgesehenes Son nenrad,
ein an einem Statorelement vorgesehenes rundes, internes Getriebeelement
und ein zwischen das Sonnenrad und das runde, interne Getriebeelement
eingreifendes Planetengetriebe aufweist, gibt es jedoch einen solchen
Nachteil dahingehend, dass ein weiter Raum benötigt wird, um das Getriebe, das
den gesamten Körper
der Rotationsdetektionsvorrichtung belegt, anzubringen. Ferner erwächst auch
ein solcher Nachteil dahingehend, dass der das Planetengetriebe
haltende Drehzahlreduktionsrotationskörper dazu neigt, sich mit einer
geringen Drehung des Lenkrads zu drehen, da das Planetengetriebe
in konstantem Eingriff mit sowohl dem Sonnenrad als auch dem runden,
internen Getriebeelement steht; insbesondere, da das Lenkrad sehr
häufig
in der Nähe
der Neutralposition gedreht (betrieben) wird, wird das Widerstandsmuster
wahrscheinlich lokal abgenutzt.
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Es
ist vorstellbar, eine optische Detektionseinrichtung statt der zuvor
genannten Detektionseinrichtung vom Widerstandstyp zu verwenden, um
durch eine Mehrzahl von Fotounterbrechern den Rotationswert des
Drehzahlreduktionsrotationskörpers
zu detektieren. In diesem Fall ist es jedoch wahrscheinlich, dass
ein Fotounterbrecher durch einen benachbarten Fotounterbrecher beeinflusst
wird, was eine Fehlfunktion bewirkt. Ein besonderer Nachteil ist,
dass es einen ungünstigen
Effekt zwischen benachbarten Fotounterbrechern gibt, wenn eine Rotationsdetektionsvorrichtung
kleiner Größe verwendet
wird, um die Zwischenabstandanordnung zwischen den Fotounterbrechern
zu reduzieren.
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Ein
Typ eines herkömmlichen
optischen Codierers ist in US-A-4 031 386 offenbart.
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
die Nachteile des Stands der Technik durch Vorsehen einer Rotationsdetektionsvorrichtung
zum Detektieren der Rotation eines Mehrfachrotationskörpers, die
als einen Absolutcodierer ein Getriebe einsetzt, welches einen an
der Umfangoberfläche
eines Rotationselements vorgesehenen Eingriffsvorsprung, ein konzentrisch
an dem Rotationszentrum des Rotorelements angeordnetes Antriebsgetriebeelement
und ein zwischen das Rotorelement und das Antriebsgetriebeelement
zwischengelagertes Zwischenzahnrad aufweist. Bei der ein solches
Getriebe einsetzenden Vorrichtung dreht sich das Zwischenzahnrad
intermittierend nur dann um einen vorbestimmten Winkel, wenn es
in einen Eingriffsvorsprung während
einer einzelnen Drehung des Rotorelements eingreift, und auch das
Antriebsgetriebeelement, das in konstantem Eingriff mit dem Zwischenzahnrad
steht, rotiert in ähnlicher
Weise intermittierend um einen vorbestimmten Winkel; daher wird
das Maß lokaler
Abnutzung mechanischer Teile, welches sich aus dem andauernden Betrieb
ergibt, stark reduziert. Da das Antriebsgetriebeelement eine digitale
Rotation durchführt, kann
gleichzeitig ein Signal (der Anzahl von Rotationen) sehr einfach
ausgelesen werden. Da es nicht notwendig ist, das Antriebsgetriebeelement über den Umfang
auszubilden, kann ferner die Auslegung von Komponententeilen mit
Raum erfolgen, wodurch die Miniaturisierung der Vorrichtung ermöglicht wird.
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Ferner
kann die vorliegende Erfindung ein Getriebe als einen Absolutcodierer
einsetzen, welches einen an der Umfangoberfläche des Rotorelements vorgesehenen
Eingriffsvorsprung, ein konzentrisch an dem Rotationszentrum des
Rotorelements angeordnetes Antriebsgetriebeelement und ein zwischen
das Rotorelement und das Antriebsgetriebeelement zwischengelagertes
Zwischenzahnrad aufweist; und das Zwischenzahnrad ist durch ein
elastisches Element gehalten. Bei einer ein solches Getriebe einsetzenden
Vorrichtung dreht sich das Zwischenzahnrad nur dann intermittierend
um einen vorbestimmten Winkel, wenn es mit dem Eingriffsvorsprung
während
einer einzelnen Drehung des Rotorelements in Eingriff kommt, und
auch das Antriebsgetriebeelement, welches in Kontakteingriff mit
dem Zwischenzahnrad ist, dreht sich intermittierend um einen vorbestimmten
Winkel. Es ist daher möglich, das
Maß lokaler
Abnutzung von Komponententeilen, die sich aus dem fortwährenden
Betrieb ergibt, stark zu reduzieren. Da der Betrag einer Rotationsbewegung
des Antriebsgetriebeelements stufenweise variiert, kann auch das
Signal (der Anzahl von Drehungen) sehr einfach ausgelesen werden.
Da das Antriebsgetriebeelement nicht notwendigerweise ganz herum
ausgebildet sein muss, gibt es auch Platz für die Auslegung von Komponententeilen,
wodurch die Miniaturisierung der Vorrichtung ermöglicht wird. Da sich das Zwischenzahnrad
bewegt, während
es radial gegen ein elastisches Element ausweicht, wenn der Eingriffsvorsprung
in Kontakt mit dem Zahnbereich des Zwischenzahnrads gekommen ist,
kann ein Klopfgeräusch,
welches gerne in dem Augenblick auftritt, in dem der Eingriffsvorsprung
das Zwischenzahnrad kontaktiert, reduziert werden. Das heißt, es ist
möglich,
das Fahrzeuggeräusch
zu reduzieren.
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Ferner
kann die vorliegende Erfindung als eine Rotationsdetektionsvorrichtung
des Absolutcodierers eine optische Detektionsvorrichtung einsetzen,
die eine Rotiereinrichtung, die intermittierend in Verriegelung
mit der Rotation des Rotorelements rotiert, und eine Mehrzahl von
Fotounterbrechern, die an der Rotationsposition angeordnet sind,
durch die die Abschirmplatte des Rotierelements passiert, aufweist;
und von einem lichtemittierenden Element und einem lichtempfangenden
Element, die jeden Fotounterbrecher bilden, ist auch das Element
mit einer breiten Richtcharakteristik an der inneren Umfangseite
angeordnet. Wenn dieser Typ einer optischen Detektiereinrichtung
eingesetzt wird, wird der Rotationswert des Rotierelements, welches
intermittierend rotiert, in einer kontaktlosen Weise durch ein von
jedem Fotounterbrecher ausgegebenes Signal detektiert, wodurch nicht
nur eine wesentliche Lebensdauerverlängerung des Detektionsbereichs
ermöglicht
wird, sondern auch eine Reduzierung einer Änderung bei einer Schaltposition
(AN/AUS) durch Detektieren des (Streu-) Lichts von dem lichtemittierenden
Element eines benachbarten Fotounterbrechers und demgemäß eine Verbesserung
bei der Detektionsgenauigkeit.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Rotationsdetektionsvorrichtung
eines Mehrfachrotationskörpers
vorgesehen, aufweisend: ein Rotorelement, welches als ein Körper mit
einer Codeplatte eines Rotationscodierers rotiert, ein Statorelement,
welches das Rotorelement drehbar hält, ein Rotierelement, welches
konzentrisch an dem Rotationszentrum des Rotorelements angeordnet
ist, ein Zwischenzahnrad, welches drehbar an dem Rotierelement gelagert
ist, und ein Detektionselement zum Detektieren des Rotationswertes
des Rotierelements; wobei das Zwischenzahnrad intermittierend mit
einem Eingriffsvorsprung in Eingriff gebracht ist, welcher an der
Umfangoberfläche
des Rotorelements vorgesehen ist, und in konstantem Eingriff mit einem
Antriebsgetriebeelement ist, welches an dem Statorelement vorgesehen
ist; wobei ein Bereich kleinen Durchmessers und ein Bereich großen Durchmessers über eine
Stufe an der Umfangoberfläche des
Rotorelements ausgebildet sind; wobei der Eingriffsvorsprung an
beiden Seiten einer in dem Bereich großen Durchmessers ausgebildeten
Aussparungsnut vorgesehen ist; und wobei ein erster Zahnbereich,
der auf die Umfangoberfläche
des Bereichs kleinen Durchmessers gerichtet ist, und ein zweiter Zahnbereich,
der auf die Umfangoberfläche
des Bereichs großen
Durchmessers gerichtet ist, alternierend an dem Zwischenzahnrad
ausgebildet sind.
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Das
an dem Statorelement drehbar gelagerte Zwischenzahnrad rotiert nur
dann um einen vorbestimmten Winkel, wenn es mit dem Eingriffsvorsprung
während
einer Rotation des Rotorelements zusammenwirkt, wodurch das Antriebsgetriebeelement
um die dem Rotationswert entsprechende Anzahl von Zähnen gedreht
wird; daher dreht sich das integral mit dem Antriebsgetriebeelement
ausgebildete Rotierelement nur um einen vorbestimmten Wert. Es ist
daher möglich,
die Anzahl von Drehungen (Rotationsbereich) zu kennen, indem unter
Verwendung des Detektionselements der Rotationswert oder die Rotationsposition
des Rotierelements detektiert wird.
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Alternativ
hat die Rotationsdetektionsvorrichtung zum Detektieren der Rotation
des Mehrfachrotationskörpers
ein Rotorelement, welches als ein Körper mit der Codeplatte des
Rotationscodierers rotiert, ein Statorelement, welches das Rotorelement
rotierbar hält,
ein Rotierelement, welches konzentrisch an dem Rotationszentrum
des Rotorelements angeordnet ist, ein Zwischenzahnrad, welches an
dem Rotierelement drehbar gelagert ist, und ein Detektionselement
zum Detektieren des Rotationswerts des Rotierelements; das Zwischenzahnrad
ist in intermittierendem Eingriff mit dem an der Umfangoberfläche des
Rotorelements vorgesehenen Eingriffsvorsprungs und auch in konstantem
Eingriff mit dem an dem Statorelement vorgesehenen Antriebsgetriebeelement.
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Bei
der Rotationsdetektionsvorrichtung eines solchen Aufbaus greift
das in konstantem Eingriff mit dem Antriebsgetriebeelement des Statorelements stehende
Zwischenzahnrad in den Eingriffsvorsprung während einer Rotation des Rotorelements ein,
um einen vorbestimmten Rotationswinkel und Umlaufwinkel durchzuführen, und
das das Zwischenzahnrad haltende Rotierelement dreht sich um den gleichen
Wert wie der Wert des Umlaufs, wodurch ermöglicht wird, den Rotationswert
des Rotierelements durch das Detektionselement zu detektieren.
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Als
das Detektionselement ist jedes der nachfolgenden Elemente einsetzbar:
ein optisches Detektionselement, welches einen Fotounterbrecher und
einen Fotoreflektor verwendet, ein magnetisches Detektionselement,
welches einen Magneten verwendet, ein MR-Element und ein Hole-Element,
und ein Detektierelement vom Kontakttyp, welches eine Bürste und
ein Widerstandsmuster verwendet.
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Es
ist anzumerken, dass die Anzahl des Eingriffsvorsprungs, der an
der Umfangoberfläche
des Rotorelements vorzusehen ist, nicht auf eins begrenzt ist und
dass die Umfangoberfläche
des Rotorelements in demselben Winkel von Bereichen gleich unterteilt
sein kann und ein Eingriffsvorsprung in jedem der unterteilten Bereiche
vorgesehen sein kann. Wenn z.B. drei Sätze von Eingriffsvorsprüngen in
Intervallen von 120° an
der Umfangoberfläche
des Rotorelements vorgesehen sind, dreht sich das Zwischenzahnrad
intermittierend dreimal alle 120° während einer
Drehung des Rotorelements. Es ist daher möglich, die Anzahl von Drehungen
(Rotationsbereich) alle 120° durch
die Verwendung der in den entsprechenden Positionen vorgesehenen
Detektionselemente zu detektieren.
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Das
zu verwendende intermittierende Zahnrad kann beliebigen Typs sein,
solange es intermittierend mit dem Eingriffsvorsprung in Eingriff
steht und mit dem Antriebsgetriebeelement in konstantem Eingriff
steht. Es ist jedoch möglich,
zu verhindern, dass das Zwischenzahnrad leer läuft, wenn das Zwischenzahnrad
nicht in Eingriff mit dem Eingriffsvorsprung steht, indem ein Bereich
kleinen Durchmessers und ein Bereich großen Durchmessers über eine
Stufe an der Umfangoberfläche
des Rotorelements ausgebildet werden, wobei ein Eingriffsvorsprung
an beiden Seiten einer in dem Bereich großen Durchmessers ausgebildeten
Aussparungsnut vorgesehen wird, und ferner durch alternierendes
Ausbilden eines ersten Zahnbereichs, der auf die Umfangoberfläche des Bereichs
kleinen Durchmessers gerichtet ist, und eines zweiten Zahnbe reichs,
der auf die Umfangoberfläche
des Bereichs großen
Durchmessers gerichtet ist an dem Zwischenzahnrad.
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Bei
der Rotationsdetektionsvorrichtung des zuvor genannten Aufbaus rotiert
das an dem Statorelement drehbar gelagerte Zwischenzahnrad nur dann
um einen vorbestimmten Winkel während
einer Rotation des Rotorelements, wenn das Zwischenzahnrad in den
Eingriffsvorsprung eingreift, wodurch das Antriebsgetriebeelement
um die dem Rotationswert entsprechende Anzahl von Zähnen gedreht wird;
daher dreht sich das integral mit dem Antriebsgetriebeelement ausgebildete
Rotierelement nur um den vorbestimmten Wert. Es ist daher möglich, die Anzahl
von Drehungen (Rotationsbereich) zu kennen, indem durch das Detektionselement
der Rotationswert oder die Rotationsposition des Rotierelements
detektiert wird. Wenn der Eingriffsvorsprung den Zahnbereich des
Zwischenzahnrads kontaktiert, bewegt sich ferner das Zwischenzahnrad,
während es
sich radial gegen das elastische Element ausweicht, wodurch ein
Klopfgeräusch
reduziert wird, das in dem Augenblick erzeugt wird, in dem der Eingriffsvorsprung
das Zwischenzahnrad kontaktiert.
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Bei
der Rotationsdetektionsvorrichtung des zuvor genannten Aufbaus greift
das in konstantem Eingriff mit dem Antriebsgetriebeelement des Statorelements
stehende Zwischenzahnrad während
einer Rotation des Rotorelements in den Eingriffsvorsprung ein,
wobei es sich um einen vorbestimmten Winkel dreht und umläuft. Da
sich das das Zwischenzahnrad haltende Rotierelement um denselben
Wert wie der Umlaufwert dreht, wird der Rotationswert dieses Rotierelements
durch das Detektionselement detektiert. Wenn der Eingriffsvorsprung
den Zahnbereich des Zwischenzahnrads kontaktiert, bewegt sich ferner
das Zwischenzahnrad, während
es radial gegen das elastische Element ausweicht, wodurch es ermöglicht,
das Klopfgeräusch
zu reduzieren, das in dem Augenblick erzeugt wird, in dem der Eingriffsvorsprung
das Zwischenzahnrad kontaktiert.
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Wenn
das Zwischenzahnrad mit einer Wellenbohrung vorgesehen ist, genügt eine
Zwischenlagerung eines elastischen Elements zwischen die Wellenbohrung
und einen die Wellenbohrung haltenden Vorsprung; und auch, wenn
die Zwischenwelle an der rotierenden Welle angebracht ist, ist die
Zwischenlagerung eines elastischen Elements zwischen die Rotierwelle
und die die Welle haltende Wellenbohrung ausreichend.
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Ferner
ist als das elastische Element ein zylindrisches Schwamm- oder Gummielement
einsetzbar, aber die Verwendung einer Schraubenfeder, selbst einer
kleinen Schraubenfeder, mit Bereichen großen und kleinen Durchmessers
ermöglicht
es, eine lange andauernde, ausreichende Federkraft bereitzustellen
und auch einen Anstieg bei einem Drehmoment zu begrenzen, um dadurch
eine reibungsarme Rotation des Zwischenzahnrads zu gewährleisten.
Da sich das Zwischenzahnrad radial um den Differenzbetrag des Schraubendurchmessers
der Schraubenfeder an dem Bereich großen Durchmessers und dem Bereich
kleinen Durchmessers bewegen kann, dreht sich in diesem Fall das
Zwischenzahnrad mit verlagerter Schraubenfeder, während es sich
in dem Augenblick in die Ausweichrichtung bewegt, in dem der Eingriffsvorsprung
den Zahnbereich des Zwischenzahnrads kontaktiert.
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Ein
Anordnen des Elements der Fotounterbrecher, das eine breitere Richtungscharakteristik hat,
innerhalb einer Ausnehmung eines aus einem lichtabschirmenden Material
gefertigten Positionierungselements kann die Positionsgenauigkeit
jedes Fotounterbrechers verbessern. Da die Richtungscharakteristik
des hin zu der inneren Umfangsseite angeordneten Elements durch
das Positionierungselement verengt ist, ist es möglich, eine Änderung
bei der Schaltposition (AN/AUS), die durch die Detektion von Lichtstreunung
aus dem lichtemittierenden Element benachbarter Fotounterbrecher
bewirkt wird, zu reduzieren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung kann weiter verstanden werden durch Bezugnahme
auf die Zeichnungen, wobei:
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1 eine
Aufsicht ist, die eine erste Ausführungsform einer Rotationsdetektionsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine
Seitenansicht der Rotationsdetektionsvorrichtung ist;
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3 eine
Schnittansicht der Rotationsdetektionsvorrichtung ist;
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4 eine
Aufsicht ist, die die Rotationsdetektionsvorrichtung bei abgenommener
Abdeckung zeigt;
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5 eine
Aufsicht ist, die die Rotationsdetektionsvorrichtung bei abgenommener
Abdeckung und abgenommener Codeplatte zeigt;
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6 eine
perspektivische Ansicht ist, die einen Hauptbereich eines in der
Rotationsdetektionsvorrichtung vorgesehenen Zahnrads zeigt;
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7 eine Ansicht ist, die den Betrieb des Zahnrads
erklärt;
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8 eine
Aufsicht ist, die eine Hauptposition der Rotationsdetektionsvorrichtung
einer zweiten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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9 eine
Schnittansicht ist, die einen Hauptbereich der Rotationsdetektionsvorrichtung
einer dritten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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10 eine
Frontansicht einer in der Rotationsdetektionsvorrichtung vorgesehenen
Schraubenfeder ist;
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11 eine Ansicht ist, die den Betrieb des Zahnrads
erklärt;
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12 eine Frontansicht ist, die eine Modifikation
der Schraubenfeder zeigt;
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13 eine
Aufsicht eines Fotounterbrechers ist, der in einem in der Rotationsdetektionsvorrichtung
vorgesehenen Absolutcodierer verwendet wird;
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14 eine Erklärungsansicht ist, die das Richtungsmuster
einer LED und eines Fototransistors zeigt, die den Fotounterbrecher
bilden;
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15 eine
Aufsicht ist, die einen Hauptbereich zeigt, wobei der Fototransistor
an der inneren Umfangsseite angeordnet ist;
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16 eine
Aufsicht ist, die einen Hauptbereich zeigt, wobei der Fototransistor
an der äußeren Umfangsseite
angeordnet ist;
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17 eine
Aufsicht ist, die den Hauptbereich der Rotationsdetektionsvorrichtung
einer sechsten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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18 eine Erklärungsansicht ist, die die Lichtabschirmcharakteristik
des Fotounterbrechers zeigt; und
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19 eine Erklärungsansicht ist, die eine benachbarte
Charakteristik des Fotounterbrechers zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
einer Rotationsdetektionsvorrichtung werden unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen erklärt, in denen 1 eine
Aufsicht einer ersten Ausführungsform der
Rotationsdetektionsvorrichtung ist; 2 ist eine Seitenansicht
der Rotationsdetektionsvorrichtung; 3 ist eine
Schnittansicht der Rotationsdetektionsvorrichtung; 4 ist
eine Aufsicht, die die Rotationsdetektionsvorrichtung mit einer
entfernten Abdeckung zeigt; 5 ist eine
Aufsicht, die die Rotationsdetektionsvorrichtung zeigt, wobei die
Abdeckung und eine Codeplatte entfernt sind; 6 ist eine
perspektivische Ansicht, welche einen Hauptbereich eines in der
Rotationsdetektionsvorrichtung vorgesehenen Zahnrads zeigt; und 7 ist eine Erklärungsansicht des Betriebs des
Zahnrads.
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Die
Rotationsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform
weist ein Gehäuse 1 mit einem
Führungsloch 1a,
ein Rotorelement 2, welches an dem Zentrum des Führungslochs 1a rotierbar
ist, und eine Abdeckung 3, die das offene Ende des Gehäuses 1 abdeckt,
in der der später
beschriebene Inkrementalcodierer und ein Absolutcodierer zum Prüfen der
Anzahl von Drehungen aufgenommen ist, auf. Das Gehäuse 1 ist
ein Statorelement, welches durch eine Schraube z.B. an einem Kombinationsschaltgehäuse und
einem stationären
Körper
eines Rotationsverbinders befestigt ist, wenn die Rotationsdetektionsvorrichtung
an einem Lenksystem eines Automobils montiert ist.
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Wie
in 3 gezeigt, weist das Rotorelement 2 einen
ersten Rotor 4 und einen zweiten Rotor 5 auf.
Diese Rotoren 4 und 5 sind durch eine Mehrzahl
von Schrauben 7 durch eine Codeplatte 6 in einen
Körper
zusammengesetzt. Die Rotoren 4 und 5 und die Codeplatte 6 sind
mit einer Zentralbohrung 8 vorgesehen, so dass eine nicht
veranschaulichte Lenkwelle in die Zentralbohrung 8 eingeführt ist, wenn
die Rotationsdetektionsvorrichtung in dem Lenksystem des Automobils
installiert ist und die Lenkwelle und die Rotoren 4 und 5 und
die Codeplatte 6 drehen mit einem Verhältnis von 1:1. Die wie in 4 gezeigte
Codeplatte 6 hat eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 6a entlang
deren Umfangsrichtung, und A- und B-Phasenmuster werden von vier Fotounterbrechern 9 detektiert,
die rittlings dieser Durchgangslöcher 6a angeordnet
sind. Diese Codeplatten 6 und die Fotounterbrecher 9 bilden
den Inkrementalcodierer, der den Rotationswinkel innerhalb einer
Rotation der Codeplatte 6 mit einer hohen Genauigkeit detektiert.
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Als
Nächstes
wird der Absolutcodierer erklärt.
Wie in 5 gezeigt, ist ein Rotierring 10 als ein
Rotierelement an der innenseitigen Bodenoberfläche des Gehäuses 1 angeordnet.
Der Rotierring 10 ist an dem konzentrisch gleichen Weg
rotierbar wie das Führungsloch 1a.
An dem Rotierring 10 ist ein Antriebsgetriebeelement 11 über einen
Bereich von etwa 90° ausgebildet;
in der gegenüber
liegenden Position des Antriebsgetriebeelements 11 ist
eine Abschirmplatte 12 ausgebildet. An dem Rotationsweg
des Rotierrings 10 sind fünf Fotounterbrecher 13a bis 13e rittlings
der Abschirmplatte 12 angeordnet. Die Fotounterbrecher 13a bis 13e sind
an einer nicht veranschaulichten Leiterplatte angeordnet.
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Das
Zwischenzahnrad 14 greift in das Antriebsgetriebeelement 11 ein.
Das Zwischenzahnrad 14 ist rotierbar an dem Vorsprung 1b gehalten,
der an der innenseitigen Bodenfläche
des Gehäuses 1 aufgestellt
ist und durch eine Schraube 15 vor einem unabsichtlichen
Ablösen
bewahrt wird. Das Zwischenzahnrad 14 ist, wie in den 3 und 5 gezeigt, mit
einem ersten Zahnbereich 14a mit vier, bei jeweils 90° beabstandeten
Zähnen
und einem zweiten Zahnbereich 14b mit vier, ebenfalls mit
90° beabstandeten Zähnen, vorgesehen.
Der erste und der zweite Zahnbereich 14a und 14b sind
um 45° voneinander
entfernt angeordnet und in ihrer Position axial versetzt.
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Wie
in 6 gezeigt, sind ein Bereich 4a kleinen
Durchmessers und ein Bereich 4b großen Durchmessers über eine
Stufe an der äußeren Umfangsoberfläche des
ersten Rotors 4 ausgebildet, und an der Stufe als Grenze
ist der Zahnbereich 14a des Zwischenzahnrads 14 auf
den Bereich 4a kleinen Durchmessers gerichtet, und der
zweite Zahnbereich 14b ist auf den Bereich 4b großen Durchmessers
gerichtet. Eine Aussparurgsnut 16 ist an einer Stelle des Bereichs 4b großen Durchmessers
ausgebildet; und an beiden Seiten dieser Aussparungsnut 16 ist
ein Paar von Eingriffsvorsprüngen 17a und 17b ausgebildet.
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Wenn
sich der erste Rotor 4 in die Richtung des Pfeils A (Richtung
des Gegenuhrzeigersinns) dreht, wie in 7A gezeigt,
kontaktiert einer der Zähne
des ersten Zahnbereichs 14a, der auf den Bereich 4a kleinen
Durchmessers gerichtet ist, den einen Eingriffsvorsprung 17b;
wie in 7B gezeigt, dreht sich daher
das Zwischenzahnrad 14 etwa 45° in die Richtung des Pfeils
B; und einer der Zähne
an dem zweiten Zahnbereich 14b dringt in die Aussparungsnut 16 ein.
Wenn sich der erste Rotor 4 in die Richtung des Pfeils
A aus dem in 7B gezeigten Zustand dreht,
wird einer der Zähne
des zweiten Zahnbereichs 14b, der in die Aussparungsnut 16 eingedrungen
ist, durch den anderen Eingriffsvorsprung 17a gedrückt, und
das Zwischenzahnrad 14 dreht sich daher etwa 45° weiter in
die Richtung des Pfeils B, der Nächste
der Zähne
des ersten Zahnbereichs 14a wird wieder auf den Bereich 4a kleinen
Durchmessers gerichtet, wie in 7C gezeigt.
Das heißt, da
sich das Zwischenzahnrad 14 etwa um 90° in die Richtung des Pfeils
B aus dem Zustand aus 7A zu dem Zustand in 7C dreht,
wird das Antriebsgetriebeelement 11 durch zwei Zähne in die
Rich tung des Pfeils C gedreht, und dementsprechend dreht sich der
Rotierring 10 um einen vorbestimmten Betrag in die Richtung
des Pfeils C. Wenn der Eingriffsvorsprung 17a an dem Zwischenzahnrad 14 vorbei gelaufen
ist, wird dann das Zwischenzahnrad 14 daran gehindert,
leer zu drehen, weil zwei Zähne
des zweiten Zahnbereichs 14b während der nachfolgenden Drehung
des ersten Rotors 4 auf den Bereich 4b großen Durchmessers
gerichtet sind. Weil das Zwischenzahnrad 14 durch die Eingriffsbereiche 17a und 17b etwa
90° gedreht
wird und der Rotierring 10 sich während einer Rotation des ersten
Rotors 4 um zwei Zähne
des Antriebsgetriebeelements 11 dreht, wie oben ausgeführt, dreht
sich auch die Abschirmplatte 12 um zwei Zähne in dieselbe
Richtung, wobei sie sich zu der Abschirmposition des benachbarten
Fotounterbrechers bewegt. Das heißt, da sich die Ausgabe der
anzusteuernden Fotounterbrecher 13a bis 13e verändert, kann
die Absolutposition (Anzahl von Rotationen) des ersten Rotors 4 detektiert
werden.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise der wie oben beschrieben aufgebauten Rotationsdetektionsvorrichtung
erklärt.
Wenn, wie in 5 gezeigt, z.B. der mittlere
Fotounterbrecher 13c durch die Abschirmplatte 12 abgeschirmt
ist, ist nur der Fotounterbrecher 13c an, während die
anderen Fotounterbrecher 13a, 13b, 13d und 13e aus
sind. Es wird daher detektiert, dass das Lenkrad innerhalb des Bereichs von –180° bis +180° in Bezug
auf die Mittelreferenz ist. Währenddessen
wird der Rotationswinkel des Lenkrads innerhalb des Bereichs von –180° bis +180° mit hoher
Genauigkeit durch jeden Fotounterbrecher 9 des Inkrementalcodierers
detektiert. Wenn das Rotorelement 2 (der erste Rotor 4)
sich aus dem Zustand aus 5 gegen den Uhrzeigersinn dreht, bis
die Abschirmplatte 12 sowohl den mittleren Fotounterbrecher 13c als
auch den benachbarten Fotounterbrecher 13d abschirmt, stehen
nur diese Fotounterbrecher 13c und 13d unter Strom
und werden als innerhalb des Bereichs von 180° befindlich detektiert. Wenn
ferner das Rotorelement 2 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht,
um nur den Fotounterbrecher 13d anzuschalten, wird detektiert,
dass das Lenkrad innerhalb des Bereichs von +180° bis +540° ist; der Rotationswinkel des
Lenkrads innerhalb dieses Bereichs wird mit einer hohen Genauigkeit
durch den Inkrementalcodierer detektiert. In ähnlicher Weise wird durch die
Kombi nation von AN/AUS-Betrieb der Fotounterbrecher 13a bis 13e detektiert,
dass das Lenkrad innerhalb des Bereichs von –900° bis +900° ist.
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8 ist
eine Aufsicht, welche einen Hauptbereich einer zweiten Ausführungsform
der Rotationsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Antriebsgetriebeelement 11 an dem Gehäuse 1 an
der stationären
Seite montiert, so dass das Antriebsgetriebeelement sich nicht drehen
kann, und das Zwischenzahnrad 14 ist an dem Rotierring 10 gehalten.
Die Rotationsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform
ist grundsätzlich
die gleiche in anderem Aufbau wie diejenige aus der ersten Ausführungsform.
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In
der zweiten Ausführungsform
des oben dargelegten obigen Aufbaus läuft das Zwischenzahnrad 14 um
den ersten Rotor 4 um, während es sich um etwa 90° dreht, wenn
es durch die Eingriffsvorsprünge 17a und 17b während einer
Drehung des ersten Rotors 4 gedreht wird; daher dreht sich
der das Zwischenzahnrad 14 haltende Rotierring 10 um zwei
Zähne des
Antriebsgetriebeelements 11. Daher dreht sich auch die
an dem Rotierring 10 vorgesehene Abschirmplatte 12 um
zwei Zähne
und bewegt sich somit zu der Abschirmposition des benachbarten Fotounterbrechers.
Das heißt,
die anzusteuernden Fotounterbrecher 13a bis 13e ändern sich,
wodurch die Absolutposition (die Anzahl von Drehungen) des ersten
Rotors 4 detektiert wird.
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Wenn
das Zwischenzahnrad 14 und die Eingriffsvorsprünge 17a und 17b so
eingestellt werden, dass sie miteinander nicht in der Neutralposition
des Lenkrads in Eingriff kommen, ist es in der hierin zuvor erklärten ersten
und zweiten Ausführungsform
möglich,
ein Geräusch
zu reduzieren, welches wahrscheinlich zu dem Zeitpunkt des Kontakts
des Zwischenzahnrads 14 mit den Eingriffsvorsprüngen 17a und 17b des
Rotors während
der Bewegung des Fahrzeugs auftritt, ungeachtet häufiger Verwendung des
Lenkrads in der Neutralposition während der Fahrt.
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9 bis 12 zeigen eine dritte Ausführungsform
der Rotationsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 9 ist
eine Schnittansicht, welche die Haltestruktur des in dem Getriebe vorgesehenen
Zwischenzahnrads zeigt; 10 ist eine
Frontansicht einer in der Haltestruktur aus 9 verwendeten
Schraubenfeder; 11 ist eine Erklärungsansicht
des Betriebs des Getriebes; und 12 ist
eine Ansicht, die eine Modifikation der Schraubenfeder zeigt.
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Die
dritte Ausführungsform
ist im Aufbau im wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform,
daher werden gemeinsame Elemente durch Bezugnehmen auf die in der
ersten Ausführungsform
verwendeten Zeichnungen erklärt.
Es sollte angemerkt werden, dass in 11 beinahe
gleiche Elemente wie diejenigen in 7 mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
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Wie
in den 3 und 9 gezeigt, ist an der innenseitigen
Bodenfläche
ein zylindrischer Vorsprung 1b aufgestellt. Der Vorsprung 1b ist
rotierbar in eine Wellenbohrung 14c des Zwischenzahnrads 14 durch
eine Schraubenfeder 18 eingeführt. Der Innendurchmesser der
Wellenbohrung 14c ist geringfügig größer eingestellt als der Außendurchmesser
des Vorsprungs 1b; und die Schraubenfeder 18 ist
in einer Aussparung 19 einer Ringform von oben gesehen,
die durch eine Differenz zwischen diesen Durchmessern ausgebildet
ist, installiert. Wie in 10 gezeigt,
hat die Schraubenfeder 18 einen Bereich 18a kleinen
Durchmessers an beiden Enden und einen Bereich 18b großen Durchmessers
in der Mitte; die beiden Bereiche 18a kleinen Durchmessers
sind um die äußere Umfangsoberfläche des
Vorsprungs 1b gewunden, während der Bereich 18b großen Durchmessers
die innere Umfangsoberfläche
der Wellenbohrung 14c elastisch kontaktiert. In den Vorsprung 1b ist
die Schraube 15 über
eine Beilagscheibe 20 eingesetzt. Das Zwischenzahnrad 14 und
die Schraubenfeder 18 werden durch die Beilagscheibe 20 und
die Schraube 15 davor bewahrt, sich von dem Vorsprung 1b zu
lösen.
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An
der äußeren Umfangsoberfläche des
ersten Rotors 4 sind der Bereich 4a kleinen Durchmessers
und ein Bereich 4b großen
Durchmessers über eine
Stufe wie in 6 gezeigt ausgebildet; an dieser Stufe
als einer Grenze ist der erste Zahnbereich 14a des Zwischenzahnrads 14 auf
den Bereich 4a kleinen Durchmessers gerichtet, und der
zweite Zahnbereich 14b ist auf den Bereich 4b großen Durchmessers
gerichtet. An einer Stelle des Bereichs 4b großen Durchmessers
ist die Aussparungsnut 16 ausgebildet. An beiden Seiten
dieser Aussparungsnut 16 ist ein Paar von Eingrifsvorsprüngen 17a und 17b ausgebildet.
Wie unten erklärt,
greifen daher die Eingriffsvorsprünge 17a und 17b intermittierend
in den ersten und den zweiten Zahnbereich 14a und 14b des
Zwischenzahnrads 14 bei der Rotation des Rotorelements 2 (erster
Rotor 4) ein.
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Das
heißt,
wenn es nicht in Eingriff mit den Eingriffsvorsprüngen 17a und 17b ist,
nimmt das Zwischenzahnrad 14 die Federkraft der Schraubenfeder 18,
die in Bezug auf den Vorsprung 1b zentriert ist, auf, um
dadurch einen Zwischenraum 19 mit der gleichen Breite um
den gesamten Vorsprung 1b herum auszubilden. Wenn der erste
Rotor 4 sich in die Richtung des Pfeils A (Uhrzeigersinn)
aus dem nicht in Eingriff stehenden Zustand, wie in 11a gezeigt, dreht, bis einer der Zähne des
ersten Zahnbereichs 14a, der auf den Bereich kleinen Durchmessers
gerichtet ist, einen Eingriffsvorsprung 17b kontaktiert, dreht
sich das Zwischenzahnrad 14 etwa um 45° in die Richtung des Pfeils
B, wie in 11B gezeigt, und einer der Zähne des
zweiten Zahnbereichs 14b geht in die Aussparungsnut 16.
Zu diesem Zeitpunkt versetzt sich die Schraubenfeder 18 radial
in dem Augenblick, in dem der erste Zahnbereich 14a den
Eingriffsbereich 17b kontaktiert, und bewegt das Zwischenzahnrad 14 in
Ausweichrichtung (in Richtung des Pfeils A) so weit, wie der maximale
Zwischenabstand 19 ist, um dadurch das Klopfgeräusch wesentlich
zu reduzieren. Wenn sich der erste Rotor 4 weiter in die
Richtung des Pfeils A aus dem in 11B gezeigten
Zustand dreht, wird einer der Zähne
des zweiten Zahnbereichs 14b, der in die Aussparungsnut 16 eingedrungen
ist, durch den anderen Eingriffsvorsprung 17a gedrückt; somit
dreht sich das Zwischenzahnrad 14 um etwa 45° weiter in
die Richtung des Pfeils B, bis der nächste der Zähne des ersten Zahnbereichs 14a wieder
zu dem Bereich 4a kleinen Durchmessers gerichtet ist, wie
in 11C gezeigt. Das heißt, weil sich das Zwischenzahnrad 14 um etwa
90° in die
Richtung des Pfeils B aus dem Zustand aus 11A zu
dem Zustand in 11C dreht, wird das Antriebsgetriebeelement 11 um
zwei Zähne
in die Richtung des Pfeils C gedreht, und der Rotierring 10 dreht
sich um einen vorbestimmten Betrag in die Richtung des Pfeils C.
Nach dem Durchlaufen des Eingriffsbereichs 17a durch das
Zwischenzahnrad 14 wird das Zwischenzahnrad 14 gehemmt,
leer zu lau fen, weil zwei Zähne
des zweiten Zahnbereichs 14b während einer nachfolgenden Drehung
des ersten Rotors 4 zu dem Bereich 4b großen Durchmessers
gerichtet sind. Somit wird das Zwischenzahnrad 14 durch
die Eingriffsvorsprünge 17a und 17b während einer
Rotation des ersten Rotors 4 um etwa 90° gedreht, und der Rotierring 10 rotiert
um zwei Zähne
des Antriebsgetriebeelements 11. Daher dreht sich die Abschirmplatte 12 auch
um zwei Zähne
in dieselbe Richtung, wobei sie sich zu der Abschirmposition eines
benachbarten Fotounterbrechers bewegt. Das heißt, da sich die Ausgabe der anzusteuernden
Fotounterbrecher 13a bis 13e verändert, kann
die Absolutposition (die Anzahl von Drehungen) des ersten Rotors 4 detektiert
werden.
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Als
Nächstes
wird die Arbeitsweise der Rotationsdetektionsvorrichtung, die wie
zuvor ausgeführt aufgebaut
ist, erklärt.
Wenn z.B. der mittlere Fotounterbrecher 13c durch die Abdeckplatte 12,
wie in 5 gezeigt, abgedeckt ist, ist nur der Fotounterbrecher 13c an,
während
die anderen Fotounterbrecher 13a, 13b, 13d und 13e aus
sind. Es wird daher detektiert, dass das Lenkrad innerhalb des Bereichs von –180° bis +180° in Bezug
auf die Mittelreferenz ist. In der Zwischenzeit wird der Rotationswinkel
des Lenkrads durch jeden Fotounterbrecher 9 des Inkrementalcodierers
innerhalb des Bereichs von –180° bis +180° genau detektiert.
Wenn das Rotorelement 2 (der erste Rotor 4) sich
aus dem Zustand aus 5 im Uhrzeigersinn dreht, schirmt
die Abdeckplatte 12 sowohl den mittleren Fotounterbrecher 13c als
auch den benachbarten Fotounterbrecher 13d ab, wobei nur
die Fotounterbrecher 13c und 13d angesteuert werden,
um zu detektieren, dass das Lenkrad innerhalb des Bereichs von +180° ist. Wenn
ferner das Rotorelement 2 sich im Gegenuhrzeigersinn dreht,
um nur den Fotounterbrecher 13d anzusteuern, wird detektiert,
dass das Lenkrad innerhalb des Bereichs von +180° bis +540° ist. Innerhalb dieses Bereichs wird
der Rotationswinkel des Lenkrads durch den Inkrementalcodierer genau
detektiert. Auf eine ähnliche
Weise wird durch die Kombination von AN- und AUS-Vorgängen der
Fotounterbrecher 13a bis 13e detektiert, dass
das Lenkrad innerhalb des Bereichs von –900° bis +900° ist.
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8 ist
eine Figur, die die zweite Ausführungsform
zeigt. Die äußere Erscheinungsform
ist die gleiche wie die vierte Ausführungsform, welche daher mittels dieser
Figur erklärt
wird. In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Antriebsgetriebeelement 11 fest an dem stationären Gehäuse 1 vorgesehen,
und auch das Zwischenzahnrad 14 ist rotierbar an dem Rotierring 10 über eine
nicht veranschaulichte Schraubenfeder gehalten. Die vorliegende
Ausführungsform
ist grundsätzlich
die gleiche in anderem Aufbau wie die dritte Ausführungsform.
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Wenn
das Zwischenzahnrad 14 durch die Eingriffsvorsprünge 17a und 17b während einer
Drehung des ersten Rotors 4 gedreht wird, ist in der vierten
Ausführungsform
des oben beschriebenen Aufbaus ein Klopfgeräusch, welches gerne zu dem
Zeitpunkt des Kontakts zwischen den Eingriffsvorsprüngen 17a und 17b und
dem Zwischenzahnrad 14 erzeugt wird, reduziert, ähnlich wie
bei der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform. Zum gleichen Zeitpunkt
läuft das
Zwischenzahnrad 14 um den ersten Rotor 4 um, während es
sich um 90° dreht,
und der das Zwischenzahnrad 14 haltende Rotierring 10 dreht
sich um zwei Zähne
des Antriebsgetriebeelements 11. Dementsprechend dreht
sich die an dem Rotierring 10 vorgesehene Abschirmplatte 12 auch um
zwei Zähne
und bewegt die Abschirmposition des benachbarten Fotounterbrechers.
Das heißt,
die anzusteuernden Fotounterbrecher 13a bis 13e variieren,
wodurch die Absolutposition (die Anzahl von Drehungen) des ersten
Rotors 4 detektiert wird.
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Wenn
das Zwischenzahnrad 14 und die Eingriffsvorsprünge 17a und 17b so
eingestellt sind, dass sie in der Neutralposition des Lenkrads nicht miteinander
in Eingriff sind, ist es in der dritten und der vierten Ausführungsform
möglich,
ein Geräusch zu
reduzieren, welches wahrscheinlich zu dem Zeitpunkt des Kontakts
des Zwischenzahnrads 14 mit den Eingriffsvorsprüngen 17a und 17b des
Rotors während
der Fahrt des Fahrzeugs auftritt, ungeachtet einer häufigen Verwendung
des Lenkrads in der Neutralposition während der Fahrt.
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Es
soll angemerkt werden, dass die Form der Schraubenfeder 18 nicht
auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt
ist und verschiedene Modifikationen haben kann, wie eine gestufte
Form, bei der der Bereich 18a kleinen Durchmessers und der
Bereich 18b großen
Durchmessers, wie in 12A gezeigt, kontinuierlich
sind, oder eine sich verjüngende
Form, bei der der Bereich 18a kleinen Durchmessers und
der Bereich 18b großen
Durchmessers schräg verbunden
sind, oder eine nicht veranschaulichte, polygonale Schraubenform,
wie in 12B gezeigt.
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Ferner
kann ein Einsatz eines flexiblen Materials wie Elastomer als ein
Material des Zwischenzahnrads 14 einen Klopfgeräusch-Reduzierungseffekt
weiter verbessern.
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Als
Nächstes
werden die fünfte
und die sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bezüglich
des Fotounterbrechers 13 der ersten bis vierten Ausführungsform
erklärt.
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13 ist
eine Aufsicht eines Fotounterbrechers, der in dem Absolutcodierer
verwendet wird; 14 ist eine Erklärungsansicht,
welche die Richtungscharakteristik einer LED und eines Fototransistors
zeigt, die den Fotounterbrecher bilden; 15 ist
eine Aufsicht eines Hauptbereichs, bei der der Fototransistor an
der inneren Umfangsseite angeordnet ist; und 16 ist
eine Aufsicht eines Hauptbereichs, bei der der Fototransistor an
der äußeren Umfangsseite
angeordnet ist.
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Der
Fotounterbrecher 13 weist einen Chip einer LED 21 und
einen Chip eines Fototransistors 22 auf, wie in 13 gezeigt;
der Fototransistor 22, der ein lichtempfangendes Element
ist, empfängt
das Licht, das von der LED, die ein lichtemittierendes Element ist,
emittiert wird, und gibt ein AN-Signal aus. Die Richtungsmuster
an der Seite der LED 21 und der Seite des Fototransistors 22 werden
stark beeinflusst durch die Breite eines in dem die Chips umgebenden
(spritzgeformten) Gehäuse
vorgesehenen Schlitzes, die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Linse
oder die Transparenz des Gehäuses.
Es kann daher nicht einfach entschieden werden, welches Richtungsmuster
besser ist; im Fall der vorliegenden Ausführungsform hat jedoch der Fototransistor 22 ein wesentlich
schlechteres Richtungsmuster als die LED 21. Die Richtungsmuster
der Seite der LED 21 und des Fototransistors 22 sind
in 14 gezeigt. Wie aus 14A klar wird, hat die LED 21 eine relativ
enge Richtungscharakteristik; die Halbwertsbreite, in der die relative
Ausgabe um 50% absinkt, ist etwa ±35°. Wie aus 14b klar wird, hat andererseits das Richtungsmuster
an der Seite des Foto transistors 22 eine breite Richtungscharakteristik
sogar in der Nähe
von ±40°, wo 100%
Relativausgabe erzeugt wird. Dessen Halbwertsbreite ist etwa ±80°.
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Wenn
das Störlicht
in die Fotounterbrecher eintritt, tritt im allgemeinen ein Fehler
von einer primären
Detektionsposition auf, wie in 18 gezeigt. Bei
einer Reduzierung des Abstands zwischen den Fotounterbrechern, wie
in 19 gezeigt, steigt auch die Menge
von auftreffendem Licht, dass von dem lichtemittierenden Element
untereinander benachbarter Fotounterbrecher gestreut wird, was die Ausgabespannung ändert. Wenn
jeder Fotounterbrecher 13 (13a bis 13e)
wie in 15 gezeigt angeordnet ist, ist
daher der Fototransistor 22 mit einem schlechten Richtungsmuster
(breite Richtungscharakteristik) an der inneren Umfangseite angeordnet, und
die LED 21 mit einem guten Richtungsmuster (enge Richtungscharakteristik)
ist so angeordnet, dass es möglich
wird, die Lichtmenge zu reduzieren, die von der LED 21 der
benachbart zu dem Fotounterbrecher 13c befindlichen Fotounterbrecher 13b und 13d emittiert
wird, statt des anderen, von der LED 21 emittierten Lichts,
und auch, die Bewegung der Schaltposition (AN/AUS) zu minimieren,
die durch das Licht von dem benachbart zu einem spezifischen Fotounterbrecher 13 befindlichen
Fotounterbrecher 13 bewirkt wird. Wenn der Fototransistor 22 eines
schlechten Richtungsmusters an der äußeren Umfangseite angeordnet
wird, steigt im Gegensatz dazu, wie in 16 gezeigt,
die detektierte Lichtmenge der LED 21 der benachbarten
Fotounterbrecher 13b und 13d innerhalb des Bereichs
von ±80°, was eine
Halbwertsbreite des Fototransistors 22 ist, an, weil der
Fototransistor 22 des Fotounterbrechers 13c eine
einwärts
verteilende Richtungscharakteristik hat, was eine wesentliche Änderung
bei der Schaltposition (AN/AUS) bewirkt und dementsprechend ein Problem
wie ein angehobenes Grundniveau (D-Niveau) darstellt.
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17 ist
eine Aufsicht, welche einen Hauptbereich der sechsten Ausführungsform
der Rotationsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform
ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 23a in der äußeren Umfangsoberfläche eines
Positionierungselements 23, welches aus einem lichtabschirmenden
Material gefertigt ist, ausgebildet, und der Fototransistor 22 der
Fotounterbrecher 13a bis 13e sind in der Ausnehmung 23a angeordnet.
Die vorliegende Ausführungsform
ist grundsätzlich
die gleiche in anderen Punkten des Aufbaus wie die fünfte Ausführungsform.
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Wenn
die Fotounterbrecher 13a bis 13e an einer nicht
gezeigten Leiterplatte montiert sind, kann in der sechsten Ausführungsform
des oben beschriebenen Aufbaus die Positionierungsgenauigkeit der Fotounterbrecher 13a bis 13e durch
das Positionierungselement 23 verbessert werden; und da
der Richtungswinkel des Fototransistors 22 durch die Seitenflächen der
Ausnehmung 23a verengt ist, ist es möglich, eine Änderung
der Schaltposition (AN/AUS) zu reduzieren, die durch die Detektion
von Licht aus dem lichtemittierenden Element von dem benachbarten
Fotounterbrecher 13 bewirkt wird, mehr als in der fünften, oben
beschriebenen Ausführungsform.
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Die
die vorliegende Erfindung ausführende Rotationsdetektionsvorrichtung,
wie hierin zuvor beschrieben, hat die folgenden Wirkungen.
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Die
Rotationsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat das
Rotorelement, das als ein Körper
mit der Codeplatte des Rotationscodierers rotiert, das Statorelement,
das das Rotorelement drehbar hält,
ein Zwischenzahnrad, das an dem Statorelement drehbar gelagert ist,
das Rotierelement, das konzentrisch an dem Rotationszentrum des
Rotorelements angeordnet ist, und das Detektionselement zum Detektieren
des Rotationswerts des Rotationselements; das Zwischenzahnrad greift
intermittierend in den an der Umfangsoberfläche des Rotorelements vorgesehenen
Eingriffsvorsprung ein und ist in konstantem Eingriff mit dem an
dem Rotierelement vorgesehenen Antriebsgetriebeelement. Während einer
Drehung des Rotorelements dreht sich daher das an dem Statorelement
drehbar gelagerte Zwischenzahnrad nur dann über einen vorbestimmten Winkel,
wenn es in den Eingriffsvorsprung eingreift. Daher dreht sich das
Antriebsgetriebeelement in konstantem Eingriff mit dem Zwischenzahnrad
in ähnlicher
Weise intermittierend über
nur einen vorbestimmten Winkel, und dementsprechend kann das Maß lokaler
Abnutzung von mechanischen Teilen, die aus fortwährendem Betrieb resultiert,
wesentlich reduziert werden. Weil das Antriebsgetriebeelement eine
digitale Drehung durchführt,
kann gleichzeitig das Signal (der Anzahl von Drehungen) ziemlich
einfach ausgelesen werden; außer,
dass es nicht notwendig ist, das Antriebsgetriebeelement ganz herum auszubilden,
wird genügend
Platz für
das Layout von Komponententeilen bereitgestellt, wodurch ermöglicht wird,
eine Rotationsdetektionsvorrichtung kleinerer Größe auszubilden.
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Ferner
hat die Rotationsdetektionsvorrichtung das Rotorelement, das als
ein Körper
mit der Codeplatte des Rotationscodierers rotiert, das Statorelement,
das das Rotorelement drehbar hält,
das Rotierelement, das konzentrisch an dem Rotationszentrum des
Rotorelements angeordnet ist, ein Zwischenzahnrad, das drehbar an
dem Rotierelement gelagert ist, und das Detektionselement zum Detektieren
des Rotationswerts des Rotierelements. Wenn das Zwischenzahnrad
intermittierend in den an der Umfangsoberfläche des Rotorelements vorgesehenen
Eingriffsvorsprung eingreift und in konstantem Eingriff mit dem
an dem Rotorelement vorgesehenen Antriebsgetriebeelement ist, greift
das in konstantem Eingriff mit dem Antriebsgetriebeelement des Statorelements
stehende Zwischenzahnrad während
einer Drehung des Rotorelements in den Eingriffsvorsprung ein, wobei
es um einen vorbestimmten Winkel dreht und umläuft. Da sich das das Zwischenzahnrad haltende
Rotierelement um den gleichen Betrag wie der Betrag des Umlaufs
dreht, kann das Maß lokaler Abnutzung
von Mechanismusteilen, die durch kontinuierlichen Betrieb bewirkt
wird, wesentlich reduziert werden. Weil das Antriebsgetriebeelement
eine digitale Drehung macht, kann auch das Signal (der Anzahl von
Drehungen) sehr einfach ausgelesen werden. Da es nicht nötig ist,
das Antriebsgetriebeelement ganz herum auszubilden, ist ferner genügend Platz
vorgesehen für
das Layout von Komponententeilen, wodurch ermöglicht wird, eine Rotationsdetektionsvorrichtung
kleinerer Größe auszubilden.
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Ferner
ist es möglich,
den Leerlauf des Zwischenzahnrads zu vermeiden, wenn das Zwischenzahnrad
nicht in Eingriff mit dem Eingriffsvorsprung ist, durch Ausbilden
von Bereichen kleinen und großen
Durchmessers über
eine Stufe an der Umfangsoberfläche
des Rotorelements und durch Ausbilden eines Eingriffsvorsprungs
an jeder Seite der in dem Bereich großen Durchmessers ausgebildeten
Aussparungsnut und auch durch alternierendes Ausbilden des er sten
Zahnbereichs, der zu der Umfangsoberfläche des Bereichs kleinen Durchmessers
gerichtet ist, und des zweiten Zahnbereichs, der zu der Umfangsoberfläche des
Bereichs großen
Durchmessers gerichtet ist, an dem Zwischenzahnrad.
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Ferner
dreht sich das Zwischenzahnrad in konstantem Eingriff mit dem Antriebsgetriebeelement nur
dann intermittierend während
einer Rotation des Rotorelements, wenn es in den Eingriffsbereich
eingreift, und demgemäß dreht
sich das Rotierelement um einen vorbestimmten Winkel, was das Maß lokaler
Abnutzung von Mechanismusteilen, welche wahrscheinlich durch kontinuierlichen
Betrieb bewirkt wird, stark reduziert. Da es auch nicht notwendig
ist, das Antriebsgetriebeelement ganz um den Umfang herum auszubilden,
gibt es genügend
Platz für
ein Teile-Layout, und demgemäß kann die
Rotationsdetektionsvorrichtung kleiner gemacht werden. Da das Zwischenzahnrad
sich in dem Augenblick des Kontakts des Eingriffsvorsprungs mit
dem Zahnbereich des Zwischenzahnrads hin zu einer Ausweichrichtung
gegen das elastische Element bewegt, kann ein Klopfgeräusch, welches
im Augenblick des Kontakts des Eingriffselements mit dem Zwischenzahnrad
erzeugt wird, reduziert werden, und somit können Fahrzeuggeräusche verringert
werden.
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Ferner
weist die Rotationsdetektionsvorrichtung das Rotorelement, das als
ein Körper
mit der Codeplatte des Rotationscodierers rotiert, das Statorelement,
das das Rotorelement drehbar hält,
das Rotirelement, das konzentrisch an dem Rotationszentrum des Rotorelements
angeordnet ist, das Zwischenelement, das die Rotation des Rotorelements intermittierend
auf das Rotierelement überträgt, und eine
Mehrzahl von Fotounterbrechern, die konzentrisch an dem Rotationszentrum
des Rotorelements angeordnet sind, auf. Bei dieser Rotationsdetektionsvorrichtung
wird entweder das lichtemittierende Element, das den Fotounterbrecher
bildet, oder das lichtempfangende Element, das eine breitere Richtungscharakteristik
hat, an der inneren Umfangseite angeordnet, so dass die an dem Rotirelement
angebrachte Abschirmplatte zwischen dem lichtempfangenden Element
und dem lichtemittierenden Element des Fotounterbrechers durchläuft, um
dadurch den Rotationswert des Rotierelements zu detektieren. In dieser
derart aufgebauten Vorrichtung wird der Rotationswert des Rotierelements,
das intermittierend rotiert, durch ein von jedem Fotounterbrecher
ausgegebenes Signal in einem kontaktlosen Zustand detektiert. Somit
kann nicht nur die Lebensdauer des Detektionsabschnitts wesentlich
verlängert
werden, sondern die detektierte Lichtmenge von dem lichtemittierenden
Element eines benachbarten Fotounterbrechers kann verringert werden,
was zu einem verringerten Maß der Änderung
der Schaltposition (AN/AUS) und dementsprechend zu einer verbesserten
Detektionsgenauigkeit führt.
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Ferner
kann die Positionsgenauigkeit jedes Fotounterbrechers verbessert
werden durch ein Anordnen eines Elements des Fotounterbrechers,
das eine breitere Richtungscharakteristik hat, in einer Ausnehmung
des Positionierelements, und die Richtungscharakteristik des derart
auf der inneren Umfangseite angeordneten Elements wird durch das
Positionierelement verengt; dementsprechend wird es möglich, die
detektierte Lichtmenge von dem lichtemittierenden Element eines
benachbarten Fotounterbrechers zu reduzieren. Daher kann das Maß der Änderung
bei der Schaltposition (AN/AUS) weiter reduziert werden.