-
Diese
Erfindung betrifft einen Rotationssensor zum Erzeugen elektrischer
Signale, die einem Rotationswinkel und einer Rotationsrichtung eines Lenkrads,
das z.B. mit einer Lenkwelle eines Automobils verbunden ist, entsprechen.
-
42 bis 46 beschreiben
einen herkömmlichen
Rotationssensor dieses Typs, wobei der Rotationssensor 61 eine
an der geeigneten statischen Position befestigte Basis 62,
einen Rotor 69, der zusammen mit einem Verbindungselement 63 in Bezug
auf die Basis 62 rotiert, einen Drehzahlreduktionsrotor 71,
der rotierbar mit dem Rotor 69 zusammenwirkt, einen Getriebemechanismus 73,
der zwischen dem Rotor 69 und dem Drehzahlreduktionsrotor 71 vorgesehen
ist, und eine Verbundplatte 64, die von der Basis 62 gehalten
ist, aufweist.
-
Die
Basis 62 ist aus Plastikmaterial in kreisförmiger Form
in der Draufsicht ausgebildet und mit einem Loch 62a an
dem Zentrum vorgesehen und hat eine ringförmige Außenseitenumfangswand 62b an
der Umfangskante an der Unterseite und eine ringförmige Innenseitenumfangswand 62d entlang dem
Umfang des Lochs 62a.
-
Das
Verbindungselement 63 ist aus Plastikmaterial in der zylindrischen
Form ausgebildet, ausgestattet mit einem Paar von Vorsprüngen 63a am oberen
Ende und einem Eingriffsvorsprung 63b an der Bodenseite
der Außenumfangswand.
Das Verbindungselement 63 ist in das Loch 62a der
Basis 62 eingeführt,
und das Paar von Vorsprüngen 63a ragt über die
Oberseitenoberfläche
der Basis 62 nach oben, und der Eingriffsvorsprung 63b ragt
unterhalb der Innenseitenumfangswand 62d der Basis 62 nach unten.
-
Die
Verbundplatte 64 ist eine kreisförmige Scheibe, die aus isolierendem
Material gebildet ist und ein Loch 64a am Zentrum hat und
die an der Bodenoberfläche
vorgesehen ist mit endlosen Ringelektrodenmustern 65 und 66,
einem innerhalb des Elektrodenmusters 65 positionierten
ersten Widerstandsmuster mit einem Ende und einem außerhalb
des Elektrodenmusters 66 positionierten zweiten Widerstandsmuster 68,
die alle durch Drucken ausgebildet sind (in 43 sind Bänder schräger Linien
an den Mustern 65 bis 68 gezeichnet). Die Verbundplatte 64 ist
mit Anschlüssen 65a und 66a vorgesehen,
die mit den jeweiligen Elektrodenmustern 65 und 66 verbunden
sind, und sie ist mit Anschlüssen 67a und 67b, die
mit beiden Enden des ersten Widerstandsmusters 67 verbunden
sind, und Anschlüssen 68a und 68b,
die mit beiden Enden des zweiten Widerstandsmusters 68 verbunden
sind, vorgesehen. Die Verbundplatte 64 ist in einer Ausnehmung 62c der
Basis 62 an ihrer Bodenoberfläche exponiert, wobei das Verbindungselement 63 und
die Innenseitenumfangswand 62c in das Loch 64a eingeführt sind.
-
Der
Rotor 69, der an der Unterseite der Basis vorgesehen ist,
ist ein Ring, der aus Plastikmaterial gebildet ist, mit einer Eingriffsnut 69a an
der Innenseitenumfangsoberfläche
und mit einem Arm 69b, der eine erste Bürste 70 an der Außenseitenumfangsoberfläche hält. Das
Verbindungselement 63 ist in den Rotor 69 eingeführt, um
den Eingriffsvorsprung 63b des Verbindungselements 63 mit
der Eingriffsnut 69a des Rotors 69 zusammenwirken
zu lassen, und der Rotor 69 wird dadurch an der Basis 62 gehalten,
und somit ist der Rotor 69 zusammen mit dem Verbindungselement 63 in
Bezug auf die Basis 62 rotierbar, wobei die erste Bürste 70 zwischen
dem leitfähigen
Muster 65 und dem ersten Widerstandsmuster 67 überbrückt.
-
Der
Drehzahlreduktionsrotor 71 ist eine Scheibe, die aus isolierendem
Material mit einem Loch 71a am Zentrum gebildet ist und
die einen Halteschaft 71b an der Oberseitenoberfläche hat,
und die zweite Bürste 72 ist
gehalten. Der Halteschaft 71b des Drehzahlreduktionsrotors 71 ist
in der Ausnehmung 62c der Basis 62 so positioniert,
dass das Bodenende des Rotors 69 rotierbar in das Loch 71a eingreift,
und der Drehzahlreduktionsrotor 71 ist durch die Basis 62 rund
um den Rotor 69 rotierbar gehalten, wobei die zweite Bürste 72 zwischen
dem leitfähigen
Muster 66 und dem zweiten Widerstandsmuster 68 überbrückt.
-
Der
Getriebemechanismus 73 weist einen Planetengetriebemechanismus
auf, aufweisend ein Sonnenrad 74, das an der Außenseitenumfangsoberfläche des
Rotors 69 ausgebildet ist, ein Innenseitenzahnrad 75,
das an der Innenseitenumfangsoberfläche der Außenseitenumfangswand 62b der
Basis 62 ausgebildet ist, und ein Planetenzahnrad 76,
das ein rotierbar durch den Halteschaft 71b des Drehzahlreduktionsrotors 71 gehaltenes
Doppelzahnrad aufweist, in dem ein Ritzel 76a kleinen Durchmessers an
der oberen Stufe des Planetenzahnrads 76 mit dem Innenseitenzahnrad
zusammenwirkt und das Ritzel 76b, das an der unteren Stufe
positioniert ist, mit dem Sonnenzahnrad 74 so zusammenwirkt,
dass die Rotation des Verbindungselements 63 in eine Umlaufbewegung
des Planetenzahnrads 76 umgewandelt wird, und die Umlaufbewegung
wird auf den Drehzahlreduktionsrotor 71 übertragen.
In diesem System ist das Drehzahlreduktionsverhältnis auf etwa 1/4 eingestellt,
wodurch der Drehzahlreduktionsrotor 71 zusammen mit der
zweiten Bürste 72 alle vier
Umdrehungen des Verbindungselements 63 zusammen mit dem
Rotor 69 und der ersten Bürste 70 eine Umdrehung
macht.
-
Der
wie hierin oben beschrieben aufgebaute Rotationssensor 61 weist
den ersten Absoluttypcodierer 77 auf, der die erste Bürste 70,
das Elektrodenmuster 65 und das erste Widerstandsmuster 67 und den
Rotor 69 umfasst, und weist den zweiten Absoluttypcodierer 78 auf,
der die zweite Bürste 72,
das Elektrodenmuster 66 und das zweite Widerstandsmuster 68 und
den Rotor 69 umfasst, und der Rotationssensor 61 wird
z.B. für
ein Automobil verwendet, in das der Rotationssensor 61 eingebaut
wird. Die Basis 62 ist an einem geeigneten stationären Bereich,
wie z.B. einer Lenksäule,
befestigt, und eine Lenkwelle ist in das Verbindungselement 63 eingeführt, wobei
das Paar von Vorsprüngen 63a des
Verbindungselements 63 mit der Ausnehmung an der Seite
des Lenkrads 79 zusammenwirkt, wie in 42 gezeigt,
so dass das Verbindungselement 63 zusammen mit dem Lenkrad 79 gedreht
wird.
-
Zu
diesem Zeitpunkt überbrückt die
erste Bürste 70 zwischen
dem Mittenpunkt (C1-Punkt in 43) des
ersten Widerstandsmusters 67 und dem Elektrodenmuster 65,
wenn das Lenkrad 79 in der Neutralposition positioniert
ist. Wenn das Lenkrad 79 in der Neutralposition positioniert
ist, ist daher der Widerstandswert zwischen den Anschlüssen 65a und 67a gleich
dem Widerstandswert zwischen den Anschlüssen 65a und 67b,
wenn das Lenkrad 79 jedoch nach rechts oder links gedreht
wird, ändern
sich die o.g. Widerstandswerte.
-
Insbesondere
was den Fall des Widerstandswerts zwischen den Anschlüssen 65a und 67b angeht,
wächst
der Widerstandswert linear an mit einer Drehung des Lenkrads 79 nach
rechts (Drehung in die Richtung des Pfeils D in 43)
und nimmt linear mit einer Drehung des Lenkrads nach links ab. In
diesem Fall ist eine konstante Spannung Vc (der Anschluss 67b ist
das Erdungspotential) zwischen den Anschlüssen 65a und 67b angelegt,
und das erste Spannungssignal 80, das, wie mit einer durchgezogenen
Linie in 44 gezeigt, entsprechend der Drehung
des Lenkrads 79 variiert, wird zwischen den Anschlüssen 65a und 67b erzeugt.
-
Im
Detail variiert das erste Spannungssignal 80 bei jeder
Drehung des Lenkrads 79 von 0 auf Vc, und der Drehwinkel
und die Drehrichtung des Lenkrads 79 werden dadurch detektiert.
Der signalfreie Bereich X zwischen benachbarten ersten Spannungssignalen 80 entsteht
aufgrund der Verbindungsunterbrechung zwischen dem ersten Widerstandsmuster 67 und
dem Elektrodenmuster 65, die erzeugt wird, wenn die erste
Bürste 70 zwischen
den Anschlüssen 67a und 67b positioniert
ist.
-
Wenn
andererseits das Lenkrad 79 an der Neutralposition positioniert
ist, überbrückt die
zweite Bürste 72 zwischen
dem Mittenpunkt (C2-Punkt in 43) des
zweiten Widerstandsmusters 68 und dem Elektrodenmuster 66.
Wenn das Lenkrad 79 an der Neutralposition positioniert
ist, ist daher der Widerstandswert zwischen den Anschlüssen 66a und 68a gleich
dem Widerstandswert zwischen den Anschlüssen 66a und 68b,
und die o.g. Widerstandswerte ändern
sich entsprechend einer Rechtsdrehung oder einer Linksdrehung des
Lenkrads 79.
-
Insbesondere
was den Fall des Widerstandswerts zwischen den Anschlüssen 66a und 68b angeht,
wächst
der Widerstandswert linear mit einer Drehung nach rechts (Drehung
in die Richtung des Pfeils D in 43) des
Lenkrads 79 an oder nimmt linear mit einer Drehung nach
links des Lenkrads 79 ab. Auch in diesem Fall wird eine
konstante Spannung Vc (der Anschluss 68b ist das Erdungspotential)
zwischen den Anschlüssen 68a und 68b angelegt, und
das zweite Spannungssignal 81, das wie mit einer Linie
mit doppelten Strichelungen in 44 gezeigt
variiert, wird zwischen den Anschlüssen 66a und 68b entsprechend
der Drehung des Lenkrads 79 erzeugt.
-
Im
Detail variiert das zweite Spannungssignal 81 von 0 auf
Vc alle vier Drehungen des Lenkrads 79, und der Drehwinkel
und die Drehrichtung aus der Neutralposition des Lenkrads 79 werden
basierend auf der Variation des zweiten Spannungssignals 81 detektiert.
-
45 zeigt
einen schematischen Schaltungsaufbau für die Verarbeitung des o.g.
ersten und zweiten Spannungssignals 80 und 81.
Schalter 82 und 83 sind Analogschalter, die nur
dann leitend werden, wenn der Gate-Anschluss ein Signal hohen Pegels
erhält,
wobei der eine Schalter 82 zwischen dem ersten Absoluttypcodierer 77 und
einem Ausgangsanschluss 84 positioniert ist und der andere
Schalter 83 zwischen dem zweiten Absoluttypcodierer 78 und dem
o.g. Ausgangsanschluss 84 positioniert ist.
-
Eine
Unterscheidungsschaltung 85 ist so aufgebaut, dass die
Unterscheidungsschaltung 85 ein zweites Spannungssignal 81 von
dem zweiten Absoluttypcodierer 78 empfängt und ein Unterscheidungssignal
Sd (Signal hohen Pegels) nur dann erzeugt, wenn der Drehwinkel des
Lenkrads 79, der mittels des zweiten Spannungssignals 81 angegeben wird,
innerhalb von ±45° ist. Das
o.g. Unterscheidungssignal Sd wird direkt an den Gate-Anschluss des
Schalters 82 geliefert und wird auch an den Gate-Anschluss
des Schalters 82 über
einen Inverter 86 geliefert.
-
Weil
die Unterscheidungsschaltung 85 wie hierin zuvor beschrieben
aufgebaut ist, wird der Schalter 82 leitfähig, und
das erste Spannungssignal 80 von dem ersten Absoluttypcodierer 77 wird
durch den Ausgangsanschluss 84 hinaus gesendet, wenn der
Drehwinkel des Lenkrads 79 von der Neutralposition innerhalb
von 45° ist.
Wenn andererseits der Drehwinkel des Lenkrads 79 von der
Neutralposition im Bereich außerhalb
von ±45° ist, wird
der Schalter 83 leitfähig,
und das zweite Spannungssignal 81 von dem zweiten Absoluttypcodierer 78 wird
durch den Ausgangsanschluss 84 hinaus gesendet.
-
Mit
anderen Worten wird ein Signal, das durch Synthetisieren eines ersten
und eines zweiten Spannungssignals 80 und 81,
wie in 46 gezeigt, gebildet wurde,
erzeugt, wenn das Lenkrad 79 gedreht wird. Das Signal von
dem Ausgangsanschluss 84 (das Signal, das den Drehwinkel
und die Drehrichtung des Lenkrads 79 von der Neutralposition
angibt) wird für
die Steuerung der Federung und die Steuerung des Automatikgetriebes
eines Automobils verwendet.
-
Das
zweite Spannungssignal 81 von dem zweiten Absoluttypcodierer 78 variiert
selbst dann linear, wenn das Lenkrad 79 eine Mehrzahl von
Drehungen durch führt,
und als Ergebnis werden der Drehwinkel und die Drehrichtung aus
der Neutralposition des Lenkrads 79 in Echtzeit detektiert,
basierend auf dem o.g. zweiten Spannungssignal 81. Das o.g.
zweite Spannungssignal 81 ist jedoch dahingehend nachteilig,
dass die Variationsgrößenordnung pro
Drehwinkel des Lenkrads 79 klein ist und die Auflösung, nämlich die
Genauigkeit, gering ist, weil das zweite Spannungssignal 81 durch
Reduzieren der Drehung des Lenkrads 79 erhalten wird.
-
Weil
andererseits das erste Spannungssignal 80, das von dem
ersten Absoluttypcodierer 77 erzeugt ist, von dem Rotor 69 erhalten
wird, der zusammen mit dem Lenkrad 79 rotiert wird, ist
die Genauigkeit der Drehwinkelinformation und der Drehrichtungsinformation
des Lenkrads 79, die basierend auf dem ersten Spannungssignal 80 erhalten
wird, hoch, obwohl sie dahingehend nachteilig ist, dass die Neutralposition
des Lenkrads 79 nicht spezifiziert werden kann.
-
Demgemäß ermöglicht uns
die sich gegenseitig komplementierende Verwendung des ersten und
des zweiten Spannungssignals 80 und 81, wie in 45 gezeigt,
den Drehwinkel aus der Neutralposition des Lenkrads 79 über den
weiten Bereich bei hoher Genauigkeit in Echtzeit zu detektieren.
Im Bereich des Drehwinkels des Lenkrads 79 (in dem Bereich
innerhalb von ±45°), wo hohe
Genauigkeit besonders erforderlich ist, ermöglicht uns die Verwendung des
ersten Spannungssignals 80, wie hierin weiter oben beschrieben,
die Federung und das Automatikgetriebe eines Automobils genau zu
steuern.
-
Der
o.g. herkömmliche
Rotationssensor ist jedoch dahingehend nachteilig, dass es einen
oder einige Bereiche gibt, wo das zweite Spannungssignal 81 nicht
durch das erste Spannungssignal 80 komplementiert werden
kann und alle die Bereiche nicht durch das erste Spannungssignal 80 komplementiert werden
können
und als Ergebnis der Drehwinkel des Detektionsziels, wie z.B. des
Lenkrads 79, nicht genau und in Echtzeit über den
weiten Bereich detektiert werden kann, weil es einen signalfreien
Bereich X zwischen benachbarten ersten Spannungssignalen 80 gibt.
-
Ein
weiterer herkömmlicher
Rotationssensor ist in
DE
4 018 187 A1 gezeigt und umfasst einen Rotor, ein erstes
und ein zweites Rotationsdetektionsmittel zum Erzeugen jeweils des
ersten und des zweiten Detektionssignals mit derselben Pe riode und
unterschiedliche Phase die Rotation des Rotors begleitend, wobei
der Ausgabewert zumindest des ersten und/oder des zweiten Detektionssignals
sich graduell ändert,
begleitend mit der Drehung des Rotors in dem frei wählbaren
Rotationsbereich des Rotors, ein drittes Detektionsmittel zum Erzeugen
des dritten Detektionssignals die Rotation des Rotors begleitend,
wobei die Ausgabe des dritten Detektionssignals in dem gesamten
Bereich des Drehwinkels des Rotors graduell anwächst, wenn der Rotor sich in eine
Richtung dreht, und andererseits die Ausgabe graduell abnimmt, wenn
sich der Rotor in die andere Richtung dreht; und ein Rotationswinkelberechnungsmittel,
das das dritte Detektionssignal ausliest, um den groben Drehwinkel
des Rotors basierend auf dritten Detektionssignal zu erhalten, das
erste und das zweite Detektionssignal ausliest, um den feinen Drehwinkel
des Rotors basierend auf dem ersten und dem zweiten Detektionssignal
zu erhalten, und den Drehwinkel des Rotors basierend auf diesem
groben Drehwinkel und dem feinen Drehwinkel bestimmt.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um das o.g. Problem zu
lösen,
es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotationssensor
bereitzustellen, der in der Lage ist, den Drehwinkel und die Drehrichtung
des Detektionszielobjekts in einem weiten Winkelbereich genau und
in Echtzeit zu detektieren, wie in den beigefügten Ansprüchen dargestellt.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
umfasst die erste Einrichtung der vorliegenden Erfindung: einen Rotor;
eine erste und eine zweite Rotationsdetektionseinrichtung zum Erzeugen
jeweils des ersten und des zweiten Detektionssignals mit derselben
Periode und unterschiedlicher Phase, begleitend mit der Rotation
des Rotors, wobei der Ausgabewert zumindest des ersten und/oder
des zweiten Detektionssignals sich begleitend mit der Drehung des
Rotors in dem frei wählbaren
Rotationsbereich des Rotors graduell ändert; eine dritte Detektionseinrichtung
zum Erzeugen des dritten Detektionssignals begleitend mit der Rotation
des Rotors, wobei die Ausgabe des dritten Detektionssignals in dem
gesamten Bereich des Drehwinkels des Rotors graduell anwächst, wenn
der Rotor sich in eine Richtung dreht, andererseits die Ausgabe
graduell abnimmt, wenn sich der Rotor in die andere Richtung dreht;
und eine Rotationswinkelberechnungseinrichtung, die das dritte Detektionssignal
ausliest, um den groben Drehwinkel des Rotors basierend auf dem
dritten Detektionssignal zu erhalten, das erste und das zweite Detektionssignal
ausliest, um den feinen Drehwinkel des Rotors basierend auf dem
ersten und dem zweiten Detektionssignal zu erhalten, und den Drehwinkel
des Rotors basierend auf diesem groben Drehwinkel und diesem feinen Drehwinkel
bestimmt. Demgemäß können der
Drehwinkel und die Drehrichtung eines Detektionszielobjekts über einen
weiten Bereich hin genau detektiert werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die zweite Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. erste Einrichtung,
wobei die Rotationswinkelberechnungseinrichtung die Ausgabe des
anderen Signals ausliest, wenn das eine Signal am oberen Bereich
einer Ausgabewellenform ist, und den feinen Drehwinkel basierend
auf der Ausgabe des anderen Signals berechnet. Weil die Ausgabe
in Bezug auf den Drehwinkel nahe dem oberen Bereich wenig geändert wird oder
der diskontinuierliche Bereich nicht verwendet wird, wird demgemäß der Drehwinkel
eines Detektionszielobjekts genau detektiert.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die dritte Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. erste Einrichtung,
wobei die erste und die zweite Rotationsdetektionseinrichtung das
erste und das zweite Detektionssignal aus einer Sinuswelle, einer
Dreieckswelle oder einer Sägezahnwelle
erzeugen. Weil es einen Bereich gibt, in dem sich das Ausgabesignal die
Drehung des Rotors begleitend linear ändert, wird der Drehwinkel
des Detektionszielobjekts mittels des Detektionssignals in diesem
Bereich genau detektiert.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die vierte Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. erste Einrichtung,
wobei der feine Drehwinkel an geneigten Linien des ersten und des
zweiten Detektionssignals alternierend detektiert wird. Der Drehwinkel
des Detektionszielobjekts kann demgemäß genau detektiert werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die fünfte Einrichtung
der vorliegenden Erfindung die o.g. erste Einrichtung, wobei die
Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Detektionssignal
90° ist.
Demgemäß kann die
Erzeugung eines Bereichs, in dem das dritte Detektionssignal nicht
mit dem ersten und dem zweiten Detektionssignal komplementiert wird,
vermieden werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die sechste Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. erste
Einrichtung, wobei die erste, die zweite und die dritte Rotationsdetektionseinrichtung
einen Positionsinformationsrecorder und einen Detek tor aufweist.
Der Aufbau der ersten, zweiten und dritten Rotationsdetektionseinrichtung
ist demgemäß vereinfacht,
und die Herstellungsarbeitseffizienz kann verbessert werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die siebte Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. erste Einrichtung,
wobei der Positionsinformationsrecorder einen Magneten aufweist
und der Detektor ein magneto-elektrisches Umwandlungselement aufweist. Demgemäß ist der
Aufbau der ersten, zweiten und dritten Rotationsdetektionseinrichtung
vereinfacht, und die Herstellungsarbeitseffizienz kann verbessert werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
umfasst die achte Einrichtung der vorliegenden Erfindung: einen Rotor;
ein Gehäuse,
um den Rotor rotierbar aufzunehmen; einen Rotationsschaft, der in
dem Gehäuse aufgenommen
ist und ineinander greifend mit der Rotation des Rotors rotiert;
ein bewegbares Element, das in einer axialen Richtung des Rotationsschafts ineinander
greifend mit der Rotation des Rotationsschafts gleitet; eine erste
Rotationsdetektionseinrichtung, aufweisend den ersten Positionsinformationsrecorder
und den ersten Detektor, wobei entweder der erste Positionsinformationsrecorder
oder der erste Detektor mit dem Rotationsschaft zusammenwirkt und
der jeweils andere an dem Gehäuse
gehalten ist, wobei die erste Rotationsdetektionseinrichtung ein erstes
Detektionssignal begleitend mit dem Rotationsvorgang des Rotationsschafts
erzeugt; und eine dritte Detektionseinrichtung, aufweisend den dritten Positionsinformationsrecorder
und den dritten Detektor, wobei entweder der dritte Positionsinformationsrecorder
oder der Detektor an dem bewegbaren Element angeordnet ist und der
jeweils andere an dem Gehäuse
gehalten ist, wobei die dritte Detektionseinrichtung ein drittes
Detektionssignal mit einem Ausgang erzeugt, der über den gesamten Bereich des Drehwinkels
des Rotors entsprechend gleitender Bewegung des bewegbaren Elements
in eine Richtung begleitend mit einem Drehen des Rotors in eine
Richtung graduell anwächst,
und der andererseits über den
gesamten Bereich des Drehwinkels des Rotors entsprechend gleitender
Bewegung des bewegbaren Elements in der anderen Richtung begleitend
mit dem Drehen des Rotors in die andere Richtung graduell abnimmt.
Demgemäß können der
Drehwinkel und die Drehrichtung eines Detektionszielobjekts über den
weiten Bereich hin genau detektiert werden, und das erste, zweite
und dritte Detektionssignal werden mit dem einfachen Aufbau ohne
Verwendung eines komplexen Getriebemechanismus erzeugt.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die neunte Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. achte Einrichtung,
wobei der Rotationssensor mit dem zweiten Detektor vorgesehen ist,
wobei der zweite Detektor entweder mit dem Rotationsschaft, mit
dem der erste Detektor zusammenwirkt, oder mit dem Gehäuse zusammenwirkt,
und wobei der zweite Detektor und der erste Positionsinformationsrecorder
kooperierend ein zweites Detektionssignal erzeugen mit derselben
Periode wie diejenige des ersten Detektionssignals und der von dem
ersten Detektionssignal verschiedenen Phase. Demgemäß kann nur
der erste Positionsinformationsrecorder als der Informationsrecorder
zum Erzeugen des zweiten Detektionssignals und des ersten Detektionssignals
vorgesehen sein, und somit kann der Aufbau vereinfacht werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die zehnte Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. achte Einrichtung,
wobei ein Paar von Halteelementen, die jedes einen Einschnitt an
dem oberen Bereich haben, um dem Rotationsschaft zu ermöglichen,
nach unten durch den Schlitz eingeführt zu werden, in dem Gehäuse vorgesehen
ist, und die Halteelemente halten die Umfangsoberfläche beider
Enden des Rotationsschafts, so dass sie rotierbar sind, und ein
Paar von Wänden,
das in Kontakt mit beiden Endseiten des Rotationsschafts ist, ist
in dem Gehäuse
vorgesehen, wobei die Dicke der einen des Paar von Wänden dünner ausgebildet
ist als diejenige der anderen, wobei die eine des Paars von Wänden den
Rotationsschaft in die Achsenrichtung drückt, um das andere Ende des
Rotationsschafts gegen die andere des Paars von Wänden für einen
Kontakt zu drücken. Demgemäß ist der
Rotationsschaft lediglich durch Anordnung des Rotationsschafts an
dem Halteelement nach unten durch den Einschnitt ohne Spiel abstützend an
dem Gehäuse
festgelegt, und somit kann die Herstellungsarbeitseffizienz verbessert
werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die elfte Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g. achte Einrichtung,
wobei eine Führung
an dem Gehäuse vorgesehen
ist, wobei ein Führungselement,
das mit der Führung
zusammenwirken soll, an dem bewegbaren Element vorgesehen ist, wobei
das geführte Element
durch die Führung
so geführt
wird, dass das bewegbare Element in der Achsenrichtung des Rotationsschafts
verschoben wird. Demgemäß kann das bewegbare
Element reibungsarm ohne Spiel verschoben werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die zwölfte Einrichtung
der vorliegenden Erfindung die o.g. achte Einrichtung, wobei der
dritte Positionsinformationsrecorder der dritten Detektionseinrichtung
und der dritte Detektor der dritten Detektionseinrichtung jeweils einen
Magneten und ein magneto-elektrisches Konversionselement aufweisen,
wobei der Magnet an dem bewegbaren Element angebracht ist und das magneto-elektrische
Konversionselement in dem Gehäuse
angebracht ist, und wobei der Rand des Verschiebebereichs des Magneten
der dritten Detektionseinrichtung mit einem Magnetabschirmelement abgedeckt.
Demgemäß sind der
Einfluss von Magnetflussleckage des Magnets innerhalb und außerhalb
des Gehäuses
und der Einfluss von magnetischem Rauschen an dem Hallelement eliminiert,
und somit kann die Detektionsgenauigkeit mittels der dritten Detektionseinrichtung
verbessert werden.
-
Um
das o.g. Problem zu lösen,
ist die dreizehnte Einrichtung der vorliegenden Erfindung die o.g.
achte Einrichtung, wobei ein Rotator, der zusammen mit dem Rotationsschaft
rotiert, an dem Rotationsschaft angebracht ist, Schrägstirnräder sowohl
an dem Rotor als auch an dem Rotator ausgebildet sind, das Schrägstirnrad
des Rotors mit dem Schrägstirnrad
des Rotationsschafts zusammenwirkt und der Rotationsschaft mit Kopplung
zu der Drehung des Rotors mittels des Eingriffs rotiert wird. Demgemäß ist das
Spiel zwischen dem Rotor und dem Rotationsschaft minimiert, und
die Rotation des Rotationsschafts ist mit der Drehung des Rotors
konsistent gekoppelt.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun, lediglich beispielhaft, unter
Bezugnahme auf die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben,
wobei:
-
1 eine
Draufsicht eines Rotationssensors der vorliegenden Erfindung ist.
-
2 ist
eine Seitenansicht des Rotationssensors der vorliegenden Erfindung.
-
3 ist
eine Draufsicht des Rotationssensors der vorliegenden Erfindung
ohne eine obere Abdeckung.
-
4 ist
eine teilweise weggeschnittene Draufsicht des Rotationssensors der
vorliegenden Erfindung.
-
5 ist
eine Querschnittansicht des Rotationssensors der vorliegenden Erfindung.
-
6 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht
des Rotationssensors der vorliegenden Erfindung.
-
7 ist
eine Draufsicht eines Gehäuses
in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
8 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 8-8 in 7.
-
9 ist
eine Draufsicht eines Rotors in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
10 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 10-10 in 9.
-
11 ist
eine Bodenansicht der oberen Abdeckung in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
12 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 12-12 in 11.
-
13 ist
eine Draufsicht eines Rotationsschafts in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
14 ist
eine Seitenansicht des Rotators in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
15 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 15-15 in 14.
-
16 ist
eine Draufsicht des ersten Magneten in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
17 ist
eine Draufsicht des zweiten Magneten in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor der
vorliegenden Erfindung.
-
18 ist
eine Seitenansicht eines bewegbaren Elements in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
19 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 19-19 in 18.
-
20 ist
eine Bodenansicht des bewegbaren Elements in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
21 ist
eine Draufsicht einer Lagerung in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
22 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 22-22 aus 21.
-
23 ist
eine Draufsicht einer Lagerung in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
24 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 24-24 in 23.
-
25 ist
eine Draufsicht eines Halters in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
26 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie 26-26 in 25.
-
27 ist
eine Draufsicht einer Platine in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
28 ist
ein Blockdiagramm, um den schematischen Aufbau einer Signalverarbeitungsschaltung
in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
-
29 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm der ersten und der zweiten Rotationsdetektionseinrichtung
in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
30 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm der dritten Rotationsdetektionseinrichtung
in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
31 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm der ersten, zweiten, dritten
Rotationsdetektionseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
32 ist
eine vergrößerte Ansicht
aus 31.
-
33 ist
eine Seitenansicht eines Rotationsdetektionsmechanismus in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
34 ist
eine Draufsicht der ersten und der zweiten Detektionseinrichtung
in Übereinstimmung mit
dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
35 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm der ersten, zweiten und dritten
Rotationsdetektionseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
36 ist
eine Draufsicht der ersten und der zweiten Detektionseinrichtung
in Übereinstimmung mit
dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
37 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm der ersten, zweiten und dritten
Rotationsdetektionseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
38 ist
eine Seitenansicht des Rotationsdetektionsmechanismus in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
39 ist
eine Draufsicht einer Schlitzplatte zum Bilden des Rotationsdetektionsmechanismus
in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung.
-
40 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm der ersten, zweiten und dritten
Rotationsdetektionseinrichtung in Übereinstimmung mit dem Rotationssensor
der vorliegenden Erfindung.
-
41 ist
eine perspektivische Ansicht, um eine Haltestruktur des Rotationsschafts
in Übereinstimmung
mit dem Rotationssensor der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
-
42 ist
eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Rotationssensors.
-
43 ist
eine teilweise Draufsicht des herkömmlichen Rotationssensors.
-
44 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm des ersten und des zweiten Absolutcodierers in Übereinstimmung
mit dem herkömmlichen
Rotationssensor.
-
45 ist
ein Blockdiagramm, um den schematischen Aufbau einer Signalverarbeitungsschaltung
in Übereinstimmung
mit dem herkömmlichen Rotationssensor
zu veranschaulichen.
-
46 ist
ein Ausgabe-Charakteristik-Diagramm der Signalverarbeitungsschaltung
in Übereinstimmung
mit dem herkömmlichen
Rotationssensor.
-
Ein
Rotationssensor 1 ist aus Kunstharz gefertigt, wie z.B.
Plastik, und umfasst ein Gehäuse 2 und
eine obere Abdeckung 4, die mit Schrauben 5 kombiniert
sind, um eine Box zu bilden, einen Rotor 3, der rotierbar
in der das Gehäuse 2 und
die obere Abdeckung 4 umfassenden Box aufgenommen ist, und
einen Rotationsdetektionsmechanismus, um die Rotation des in der
Box aufgenommenen Rotors 3 zu detektieren.
-
Das
Gehäuse 2 ist
eine Box, die einen ebenen Boden 2a und eine Seitenwand 2b,
die mit der Kante des Bodens 2a verbunden ist, aufweist,
ein kreisförmiges
Loch 2c ist an dem Boden 2b vorgesehen, ein Ringvorsprung 2d ist
entlang dem Umfang des Lochs 2c gebildet, und ein Paar
von Schienenführungen 2e,
ein Paar von Vorsprüngen 2f und
ein L-förmiger
Positionierungsvorsprung 2g sind kombiniert, um ein Teil
zu bilden, wie in 7 und 8 gezeigt.
Eingriffnuten 2h und 2j und ein Paar von Haltenuten 2k sind
einander gegenüber
liegend an der rechten und der linken Seite der Seitenwand 2b,
die ein Gewindeloch 2m hat, in das die oben genannte Schraube 5 geschraubt
ist, ausgebildet, und ein Paar von Vorsprüngen 2n, deren Boden
mit dem Boden 2a verbunden ist, ist an der Seitenwand 2b ausgebildet.
-
Der
Rotor 3 ist ein Zylinderelement, der aus Kunstharz, wie
z.B. Plastik, ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Schrägverzahnungen 3a aufweist,
die an der gesamten Außenseitenumfangsoberfläche ausgebildet
sind, und Ringstufen 3b und 3c sind jeweils am
oberen Bereich und am unteren Bereich der Schrägverzahnungen ausgebildet.
Ein Paar von Einschnitten 3d ist einander gegenüber liegend
am Ende des oberen Bereichs des Rotors 3 ausgebildet. Der Rotor 3 ist
in dem Gehäuse 2 aufgenommen,
wobei die Ringstufe 3c im Kontakt ist mit dem Vorsprung 2d,
wie in 4 und 5 gezeigt.
-
Die
obere Abdeckung 4 ist ein ebenes Plattenelement, das aus
Kunstharz, wie z.B. Plastik, ausgebildet ist und ein kreisförmiges Loch 4a und
ein Paar von Befestigungslöchern 4b und
ein Durchziehloch 4c aufweist und einen Ringvorsprung 4d entlang dem
Umfang des Lochs 4a aufweist, wie in 11 und 12 gezeigt.
An der Bodenoberfläche
der oberen Abdeckung 4 ist ein Paar von Vorsprüngen 4f ausgebildet,
und ein Abschirmelement 4g für magnetische Abschirmung,
das einen eine Stahlflachplatte umfassenden C-förmigen Querschnitt hat, ist
mittels geeigneter Befestigungsmittel, wie z.B. einer Verstemmung,
wie in 6 gezeigt, angebracht. Die obere Abdeckung 4 ist
an dem Gehäuse 2 durch
Verschrauben der o.g. Schraube 5 von dem Befestigungsloch 4b in
das Gewindeloch 2m des Gehäuses 2 befestigt,
wobei das Oberseitenende des Rotors 3 von dem Loch 4a über das
Loch 4a hinaus ragt, und der Ringvorsprung 4d ist
in Kontakt mit der Ringstufe 3b des Rotors 3,
um den Rotor 3 rotierbar in Kooperation mit dem Ringvorsprung 2d des
Gehäuses 2, wie
in 5 gezeigt, zu halten.
-
Der
o.g. Rotationsdetektionsmechanismus umfasst hauptsächlich einen
Rotationsschaft 6 mit einer helischen Schraubennut 6b an
einer Seite, einen durch den Rotationsschaft 6 fixierten
Rotator 7, einen durch den Rotator 7 (Positionsinformationsrecorder) fixierten
ersten Magneten 8, ein in die Schraubennut 6b geschraubtes
bewegbares Element 10, um den zweiten Magneten 9 (Positionsinformationsrecorder) zu
halten, Lagerungen 11 und 12, um beide Enden des
Rotationsschafts 6 rotierbar zu halten, das erste und das
zweite Hallelement (hole element) 14 und 15 (Detektor),
die magneto-elektrische Konversionselemente sind, die dem ersten
Magneten 8 gegenüber liegend
angeordnet sind, das dritte Hallelement 16 (Detektor),
das ein gegenüber
dem zweiten Magneten 9 angeordnetes magneto-elektrisches
Konversionselement ist, und eine Platine 17, mit der das
erste, zweite und dritte Hallelement 14, 15 und 16 verbunden
sind.
-
Der
Rotationsschaft 6 besteht aus Metallmaterial, wie z.B.
Messing oder Aluminium und hat einen Bereich 6a großen Durchmessers
an der Mitte, wie in 13 gezegt, eine helische Schraubennut 6b ist von
dem Bereich 6a großen
Durchmessers zu der einen Endseite hin ausgebildet, und beide Enden
sind beschnitten, um Bereiche 6c und 6d kleinen
Durchmessers zu bilden.
-
Der
Rotator 7 ist ein zylindrisches Element, das aus einem
Kunstharzmaterial gebildet ist, wie z.B. Plastik, hat ein Durchgangsloch 7b mit
einem D-förmigen
Bereich 7a großen
Durchmessers am Zentrum und hat eine Mehrzahl von Schrägverzahnungen 7c,
die an einer Endseite über
die gesamte Umfangsoberfläche
ausgebildet ist, und die andere Endseite ist von der Schrägverzahnung 7c beschnitten,
um eine Ringstufe 7d zu bilden. Der Rotator 7 ist an
den Rotationsschaft 6 pressgepasst, und der Bereich 6a großen Durchmessers
des Rotationsdetektionsschafts 6 ist in dem Bereich 7a großen Durchmessers
positioniert, wobei der Rotationsschaft 6 in das Durchgangsloch 7b nicht-rotierbar
eingepasst ist.
-
Der
erste Magnet 8 ist ein Ringelement, der aus magnetischem
Material, wie z.B. Ferrit, ausgebildet ist, mit einem 180-Grad-Winkel-N-Pol 8a und
einem 180-Grad-Winkel-S-Pol 8b und
mit einem Durchgangsloch 8c am Zentrum. Die andere Endseite
des Rotators 7 ist fest in das Durchgangsloch 8c des
ersten Magneten eingeführt,
wobei die Stufe 7d des Rotators 7 in Kontakt mit
dem ersten Magneten 8 ist.
-
Der
zweite Magnet 9 ist ein rechteckiges Element, das aus magnetischem
Material, wie z.B. Ferrit, ausgebildet ist, wie der erste Magnet,
und die eine Endseite ist ein N-Pol 9a, und die andere
Endseite ist ein S-Pol 9b, wie in 17 gezeigt.
-
Das
bewegbare Element 10 ist ein rechteckiges Parallelepipedelement,
das aus Kunstharzmaterial, wie z.B. Plastik, ausgebildet ist, mit
einem Durchgangsloch 10a, das sich von einem Ende zu dem
anderen Ende erstreckt, wie in 19 gezeigt,
und ein Gewinde 10b ist an der Innenseitenoberfläche des Durchgangslochs 10a ausgebildet.
An einer Seite des bewegbaren Elements 10 ist eine Ausnehmung 10c,
an die der zweite Magnet mittels Umspritzgießtechnik (insert molding) befestigt
werden soll, ausgebildet, wie in 18 gezeigt
ist, und ein Führungsvorsprung 10d,
der mit einem Paar von Führungselementen 2e des
Gehäuses 2 zusammenwirken
soll, ist vorgesehen. Das bewegbare Element 10 ist durch den
Rotationsschaft 6 gehalten, wie in 3 gezeigt, wobei
die eine Endseite des Rotationsschafts 6 in das Durchgangsloch 10a geschraubt
ist und das Gewinde 10b ist an die Schraubennut 6b des
Rotationsschafts 6 geschraubt.
-
Die
Lagerung 11 ist aus Kunstharzmaterial, wie z.B. Plastik,
gebildet und weist eine rechteckige ebene Platte 11a und
einen Zylinder 11b, der solide mit der ebenen Platte 11a an
deren Zentrum ausgebildet ist, wie in 21 und 22 gezeigt,
auf, und ein Loch 11c, das sich zu der ebenen Platte 11a hin erstreckt,
ist durch das Zentrum des Zylinders 11b ausgebildet. Die
Lagerung 11 hält
die eine Endseite des Rotationsschafts 6 rotierbar, wie
in 3 gezeigt, wobei der Bereich 6c kleinen
Durchmessers der einen Endseite des Rotationsschafts 6 in
das Loch 11c eingeführt
ist und die ebene Platte 11a in die Eingriffsnut 2h des
Gehäuses 2 eingeführt ist.
-
Die
Lagerung 12 ist aus Kunstharzmaterial, wie z.B. Plastik,
ausgebildet und weist eine rechteckige ebene Platte 12a und
einen Zylinder 12b, der solide mit der ebenen Platte 12a an
deren Zentrum ausgebildet ist, wie in 23 und 24 gezeigt,
auf, und ein Loch 12c ist durch das Zentrum des Zylinders 12b ausgebildet.
Die Lagerung 12 hält
den Rotationsschaft 6 rotierbar an dem Gehäuse 2 in
Kooperation mit der o.g. Lagerung 11, wie in 3 gezeigt,
wobei der Bereich 6d kleinen Durchmessers der anderen Endseite
des Rotationsschafts 6 in das Loch 12c eingeführt ist
und die ebene Platte 12a in die Eingriffsnut 2j des
Gehäuses 2 eingeführt ist.
-
Die
Halterung 13 ist ein rechteckiges Element, das aus isolierendem
Kunstharzmaterial, wie z.B. Plastik, ausgebildet ist, mit einer
Ausnehmung 13a, die offen an der anderen Endseite an der
Oberseitenoberfläche
ausgebildet ist, wie in 25 und 26 gezeigt,
und Löcher 13b sind
an der Ausnehmung 13a ausgebildet. Ein Vorsprung 13c ist
an der Bodenseite der Halterung 13 ausgebildet.
-
Das
erste, das zweite und das dritte Hallelement 14, 15 und 16 sind
rechteckig ausgebildet, und Anschlüsse 14a, 15a und 16a sind
von den Endseiten herausgeführt.
Das erste und das dritte Hallelement 14 und 16 sind
in die Ausnehmung 13a der o.g. Halterung 13 eingepasst
und darin gehalten, und die Anschlüsse 14a und 16a sind
durch die Löcher 13b zu
der Unterseite hin durchgeführt.
-
Die
Platine 17 umfasst eine ebene, isolierende Platte mit großen Löchern 17a und 17b und
kleinen Löchern 17c, 17d und 17e,
wie in 27 gezeigt. An der Bodenoberfläche der
Platine 17 ist ein in der Zeichnung nicht gezeigtes leitfähiges Muster, das
sich von Rändern
der kleinen Löcher 17c, 17d und 17e erstreckt,
ausgebildet, und elektrische Teile, wie z.B. Widerstände und
Kondensatoren, die Bauteile einer elektrischen Schaltung sind und
mit dem leitfähigen
Muster verbunden sind, sind angebracht, obwohl sie in der Zeichnung
nicht gezeigt sind. Beide Enden der Platine 17 sind in
einem Paar von Haltenuten 2k des Gehäuses 2 eingepasst,
wie in 3 gezeigt, und das Zentrum der Platine 17 ist
zwischen das Paar von Vorsprüngen 2f des
Gehäuses
eingeführt,
so dass die Platine 17 fest an dem Gehäuse 2 gehalten ist.
-
Der
Vorsprung 13c der Halterung 13 ist straft in die
Löcher 17a und 17b großen Durchmessers
eingeführt,
um das erste und das zweite Hallelement 14 und 16 an
der Platine 17 zu halten, und die Anschlüsse 14a und 16a sind
durch die Löcher 17c und 17e kleinen
Durchmessers zu der Bodenseite der Platine 17 eingeführt, an
der Bodenseite sind die Anschlüsse 14a und 16a so
verlötet,
dass sie mit dem o.g., in der Zeichnung nicht gezeigten, leitfähigen Muster
verbunden sind und andererseits, wie in 5 gezeigt, ist
der Anschluss 15a, der in eine L-Form gebogen wurde, durch
das Loch 17d kleinen Durchmessers zu der Bodenseite der
Platine 17 eingeführt,
an der Bodenseite ist der Anschluss 15a so verlötet, dass
er mit dem o.g., in der Zeichnung nicht gezeigten, leitfähigen Muster
verbunden ist, wobei das zweite Hallelement 15 dadurch
gehalten ist. Das eine Ende des Kabels 18, das in 1 gezeigt
ist, ist mit der Platine 17 verbunden.
-
Als
Nächstes
wird die Herstellung des Rotationssensors 1 hierin im Anschluss
beschrieben. Zuerst werden das erste, das zweite und das dritte
Hallelement 14, 15 und 16 an der Platine 17 angebracht, die
Anschlüsse 14a, 15a und 16a werden mit
dem o.g., in der Zeichnung nicht gezeigten leitfähigen Muster verbunden, beide
Enden der Platine 17, mit der das Kabel 18 verbunden
wurde, werden in das Paar von Nuten 2k des Gehäuses 2 eingeführt, und die
Kante der Platine 17 wird zwischen das Paar von Vorsprüngen 2f des
Gehäuses 2 eingeführt, wie
hierin oben beschrieben. Als Nächstes
wird der erste Magnet 8 mit der anderen Endseite des Rotators 7,
die an den Rotationsschaft 6 montiert wurde, in Eingriff gebracht,
dann wird die eine Endseite des Rotationsschafts 6 in das
Durchgangsloch 10a des bewegbaren Elements 10,
an der der zweite Magnet 9 montiert wurde, geschraubt,
und das bewegbare Element 10 wird an dem Rotationsschaft 6 gehalten,
so dass der zweite Magnet 9 an der Mitte der Schraubennut 6b positioniert
ist.
-
Als
Nächstes
werden die Lagerungen 11 und 12 von den Löchern 11c und 12c in
die Bereiche 6c und 6d kleinen Durchmessers beider
Enden des Rotationsschafts 6 eingeführt, um die Lagerungen 11 und 12 an
dem Rotationsschaft 6 zu befestigen. Die ebenen Platten 11a und 12a der
Lagerungen 11 und 12, die an dem Rotationsschaft 6 befestigt
wurden, werden straff in die Eingriffsnuten 2h und 2j des
Gehäuses 2 eingeführt, und
der Führungsvorsprung 10d des
bewegbaren Elements 10 wird zwischen die Führungen 2e des
Gehäuses 2 eingeführt, um
den Rotationsschaft 6 rotierbar in dem Gehäuse 2 zu
halten. Als Nächstes
wird die Ringstufe 3c des Rotors 3 an dem Ringvorsprung 2d des
Gehäuses 2 platziert, und
der Rotor 3 wird in dem Gehäuse 2 aufgenommen.
Daran anschließend
wird das Abschirmelement 4g an der Bodenoberfläche der
Oberseitenabdeckung 4 montiert, das Gehäuse wird mit der Oberseitenabdeckung
abgedeckt, zu diesem Zeitpunkt wird das Kabel 18 aus dem
Durchziehloch 4c herausgezogen, die Schraube 5 wird
von dem Befestigungsloch 4b in das Schraubenloch 2m geschraubt,
und die Oberseitenabdeckung wird an dem Gehäuse 2 befestigt.
-
Die
Herstellung des Rotationssensors 1 wird wie hierin oben
beschrieben abgeschlossen, in diesem hergestellten Zustand ist das
zweite Hallelement 15 in Kontakt mit dem Positionierungsvorsprung 2g des
Gehäuses 2,
das erste und das zweite Hallelement 14 und 15 liegen
dem ersten Magneten 8 gegenüber, wobei ein Winkel von 90° durch das
erste und das zweite Hallelement 14 und 15 ausgebildet ist,
das dritte Hallelement 16 liegt dem zweiten Magneten 9 gegenüber, das
Ende der Platine 17 ist zwischen dem Paar von Vorsprüngen 4f der
Oberseitenabdeckung 4 positioniert, und die andere Endseite des
Kabels 18 ist nach außen
herausgezogen. Die Schrägverzahnung 3a des
Rotors 3 wurde mit der Schrägverzahnung 7c des
Rotators 7 in Eingriff gebracht, das Untersetzungsverhältnis des
Rotors 3 zu dem Rotator 7 ist auf 1/4 eingestellt,
und weil die Schrägverzahnung 3a des
Rotors 3 mit der Schrägverzahnung 7c des
Rotators 7 in Eingriff gebracht wurde, wird der Rotator 7 zusammen
mit dem Rotationsschaft 6 und dem ersten Magneten 8 mit
Verbindung zur Drehung des Rotors 3 gedreht, und der Rotator 7 wird
bei jeder einzelnen Drehung des Rotors 3 vier Drehungen
machen gelassen.
-
Wenn
der Rotor 3 zwei Drehungen macht (Rotation in der Richtung
des Pfeils A in 3), wandelt der Eingriff zwischen
der Schraubennut 6b des Rotationsschafts 6 und
dem Gewinde 10b des bewegbaren Elements 10 die
Rotation des Rotationsschafts 6 in die lineare Bewegung
des bewegbaren Elements 10 um, das bewegbare Element 10 wird
in der Achsenrichtung des Rotationsschafts 6 (Richtung des
Pfeils B in 3) bewegt mit Hilfe eines Führens durch
die Führung 10d entlang
dem Führungselement 2e zu
der Position der einen Endseite der Schraubennut 6b, der
N-Pol 9a des zweiten Magneten 9 wird zu der Position
am weitesten weg von dem dritten Hallelement 16 bewegt,
und wenn der Rotor zwei Drehungen nach links macht (Rotation in
der entgegengesetzten Richtung des Pfeils A in 3), wird
das bewegbare Element andererseits zu der Position der anderen Endseite
der Schraubennut 6b bewegt, und der N-Pol 9a des
zweiten Magneten 9 wird zu der Position am nächsten zu
dem dritten Hallelement 16 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt
deckt das Abschirmelement 4g die Peripherie des Verschiebebereichs
des zweiten Magneten 9 ab, wie in 6 gezeigt.
-
Bei
dem wie hierin oben beschrieben hergestellten und aufgebauten Rotationssensor 1 bildet der
erste Magnet 8 und das erste Hallelement 14 die erste
in 5 gezeigte Rotationsdetektionseinrichtung 19,
der erste Magnet 8 und das zweite Hallelement 15 bilden
die zweite Rotationsdetektionseinrichtung 20, und der zweite
Magnet 9 und das dritte Hallelement 16 bilden
die dritte Rotationsdetektionseinrichtung 21, und ein solcher
Rotationssensor 1 wird z.B. zur Verwendung in einem Automobil
eingebaut. Das Gehäuse 2 wird
an einem geeigneten, stationären
Bereich, wie einer Lenksäule
(nicht gezeigt in der Zeichnung) befestigt, die Lenkwelle ist durch den
Rotor 3 eingeführt,
so dass das Paar von Ausschneidungen 3d mit dem Vorsprung
der in der Zeichnung nicht gezeigten Lenkradseite zusammenwirkt,
und somit ist der Rotationssensor 1 an dem Automobil so
montiert, dass der Rotor 3 zusammen mit dem Lenkrad gedreht
wird.
-
Zu
diesem Zeitpunkt, wie in 29 und 30 gezeigt,
in dem Zustand, dass das Lenkrad an der Neutralposition positioniert
ist, erzeugen die erste und die dritte Rotationsdetektionseinrichtung 19 und 21 beide
eine Spannung von 2,5 V, und die zweite Rotationsdetektionseinrichtung 20 erzeugt eine
Spannung von 0,5 V. Wenn das Lenkrad nach rechts oder links gedreht
wird und der Rotor 3 begleitend mitgedreht wird, erzeugt
demgemäß die erste Rotationsdetektionseinrichtung 19 ein
erstes Detektionssignal 22 mit einer sinusartig alternierenden
Wellenform mit einer Amplitude von 2 V und einer Periode von 90°, dass graduelles
Ansteigen und Absinken als Ergebnis einer Detektion des Magneten 8 durch das
erste Hallelement 14 wiederholt, und andererseits erzeugt
die zweite Rotationsdetektionseinrichtung 20 ein zweites
Detektionssignal 23 mit einer sinusartig alternierenden
Wellenform mit einer Amplitude von 2 V und einer Periode von 90° und mit
einer Phase mit einer Verschiebung von einer Viertelperiode zu dem
ersten Detektionssignal 22, das graduelles Ansteigen und
Absinken als das Ergebnis einer Detektion des ersten Magneten durch
das Hallelement 15 wiederholt, wie in 29 gezeigt.
-
Wenn
das Lenkrad gedreht wird, erzeugt die dritte Rotationsdetektionseinrichtung 21 begleitend ein
drittes Detektionssignal 24, welches graduell ansteigt
oder abnimmt, wie in 30 gezeigt, als das Ergebnis
der Bewegung des zweiten Magneten 9, die durch das dritte
Hallelement 16 detektiert wird. Im Detail variiert das
dritte Detektionssignal 24 graduell linear von 0,5 V auf
4,5 V entsprechend zu vier Drehungen des Lenkrads, und der grobe
Drehwinkel (ungefähre
Drehwinkel) und die Drehrichtung aus der Neutralposition des Lenkrads,
das zusammen mit dem Rotor 3 gedreht wird, wird dadurch
detektiert.
-
28 zeigt
einen schematischen Schaltungsaufbau zum Verarbeiten des ersten,
des zweiten und des dritten Detektionssignals 22, 23 und 24. Ein
Mikrocomputer 25 dient als eine Drehwinkelberechnungseinrichtung,
die an einem Automobil angebracht ist, in das der Rotationssensor 1 eingebaut
ist, verbunden mit dem anderen Ende des Kabels 18, das
aus dem Rotationssensor 1 herausgezogen ist, und verbunden
mit dem Steuermechanismus 26, wie z.B. einer Federung und
einem Automatikgetriebe, die gesteuert werden sollen. Der Mikro computer 25 empfängt das
erste, zweite, dritte Signal 22, 23 und 24 durch
das Kabel 18, überlagert
diese Signale, wie in 31 gezeigt, und detektiert zuerst
den groben Drehwinkel und die Drehrichtung aus der Neutralposition
des Lenkrads, basierend auf dem dritten Detektionssignal 24.
-
Als
Nächstes
wird der Vorgang zum Detektieren des Drehwinkelwerts unter Bezugnahme
auf 32 beschrieben. Zuerst unterteilt der Mikrocomputer 25 den
gesamten Drehwinkel von 1440 Grad des Lenkrads in Winkelabschnitte,
die einer Wellenlänge
des ersten und des zweiten Detektionssignals 22 und 23 entsprechen
(in der vorliegenden Ausführungsform
entspricht ein Winkelsegment 90°)
und detektiert die grobe Position des Drehwinkels des Lenkrads basierend
auf dem dritten Detektionssignal 24, das dem Mikrocomputer 25 zugeführt wird,
im Detail wird detektiert, dass das Winkelsegment, wo sich der Drehwinkel
des Lenkrads befindet, das n-te (n ist eine positive Zahl), das
(n – 1)-te
Winkelsegment oder das (n + 1)-te Winkelsegment ist.
-
Als
Nächstes
detektiert der Mikrocomputer 25 den feinen Drehwinkel (genauen
Drehwinkel) des Lenkrads in dem Winkelsegment (es wird hierbei angenommen,
dass das n-te Winkelsegment detektiert wurde), wobei der grobe Drehwinkel
des Lenkrads detektiert wurde, basierend auf dem ersten Detektionssignal 22 und
dem zweiten Detektionssignal 23. Im Detail werden der erste
Spannungswert W und die Spannung Z an Schnittstellen U und V bestimmt, wenn
beide Signale empfangen werden. Das eine Signal außerhalb
des Bereichs zwischen den Spannungswerten Z-W und das andere Ausgabesignal
innerhalb des Bereichs zwischen den Spannungswerten Z-W werden spezifiziert.
Wie aus 32 ersichtlich, existieren im
Detail das erste Detektionssignal 22 und das zweite Detektionssignal 23,
nämlich
das eine Signal und das andere Signal, außerhalb des Bereichs zwischen
den Spannungswerten Z-W nicht gleichzeitig, und sie existieren innerhalb
des Bereichs zwischen den Spannungwerten Z-W nicht gleichzeitig
an einem beliebigen Punkt mit Ausnahme der Schnittpunkte U und V,
und als Ergebnis gibt die Tatsache, dass das eine Signal als außerhalb
des Bereichs zwischen den Spannungswerten Z-W liegend spezifiziert
wird, an, dass das andere Signal innerhalb des Bereichs zwischen
den Spannungswerten Z-W als notwendige Konsequenz liegt, und somit wird
das andere Signal als das Signal zum Detektieren des feinen Drehwinkels
des Lenkrads verwendet.
-
Als
Nächstes überprüft der Mikrocomputer 25,
ob das andere Signal innerhalb des Bereichs zwischen den Spannungswerten
Z-W das erste Detektionssignal 22 oder das zweite Detektionssignal 23 ist und überprüft auch,
ob das eine Signal außerhalb des
Bereichs zwischen den Spannungswerten Z-W größer ist als der Spannungswert
W oder kleiner ist als der Spannungswert Z, und die Position, an
der sich das andere Signal im Bereich zwischen den Spannungen Z-W
befindet, ist damit aus H1, H2, H3 und H4 bestimmt. Als Ergebnis
des o.g. Vorgangs werden die geneigten Linien 22a, 23a, 22b und 23b dem
Bereich des in 32 gezeigten Winkelsegments
n erhalten. Der Mikrocomputer 25 detektiert den feinen
Drehwinkel des Lenkrads unter Verwendung der geneigten. Linien 22a, 23a, 22b und 23b des
ersten und des zweiten Detektionssignals 22 und 23.
-
Im
Detail variiert das von der dritten Rotationsdetektionseinrichtung 21 erzeugte
dritte Detektionssignal 24 selbst dann linear, wenn das
Lenkrad eine Mehrzahl von Drehungen macht, der Drehwinkel und die
Drehrichtung aus der Neutralposition des Lenkrads wird daher in
Echtzeit basierend auf dem dritten Detektionssignal 24 detektiert.
Das dritte Detektionssignal 24 variiert jedoch von 0,5
V auf 4,5 V linear bei vier Drehungen des Lenkrads und ist daher dahingehend
nachteilig, dass die Auflösung,
nämlich die
Genauigkeit, gering ist.
-
Weil
andererseits vier Perioden des ersten und des zweiten Detektionssignals 22 und 23,
die jeweils von der ersten und der zweiten Rotationsdetektionseinrichtung 19 und 20 erzeugt
sind, einer Drehung des Rotors 3, der zusammen mit dem
Lenkrad gedreht wird, entsprechen, sind das erste und das zweite
Detektionssignal dahingehend vorteilhaft, dass die Neigung der geneigten
Linien 22a, 23a, 22b und 23b in
Bezug auf den Drehwinkel des Lenkrads groß ist und die Drehwinkel und
die Drehrichtungsinformation des Lenkrads, die basierend auf dem
ersten und dem zweiten Detektionssignal 22 und 23 erhalten
werden, genauer sind, obwohl das erste und das zweite Detektionssignal 22 und 23 dahingehend nachteilig
sind, dass die Neutralposition des Lenkrads nicht spezifiziert werden
kann. Dementsprechend wird das dritte Detektionssignal 24 durch
die geneigten Linien 22a, 23a, 22b und 23b durch
Verwendung des ersten und des zweiten Detektionssignals 22 und 23 alternierend
mittels dem in 28 gezeigten Schaltungsaufbau
komplementiert, der Drehwinkel aus der Neutralposition des Lenkrads
kann dadurch genau und in Echtzeit über den weiten Bereich hin
detektiert werden.
-
Selbst
wenn das dritte Detektionssignal 24 über den gesamten Bereich hin
komplementiert wird (in diesem Fall –720° bis 720°), wird im Gegensatz zu dem
Fall des Stands der Technik kein signalfreier Bereich X aufgefunden,
weil das erste und das zweite Detektionssignal 22 und 23 dieselbe
Periode haben und die Phase des ersten Detektionssignals 22 um eine
Viertelperiode von der Phase des zweiten Detektionssignals 23 versetzt
ist, die Variation der Ausgabespannung in Bezug auf die Winkeländerung
des Lenkrads ist stets groß,
und der feine Drehwinkel wird mittels der geneigten linearen Linien 22a, 23a, 22b und 23b detektiert,
und demgemäß kann der Drehwinkel
des Lenkrads genau und in Echtzeit über den gesamten Bereich hin
detektiert werden. Der Drehwinkel und die Drehrichtung des Lenkrads,
die wie hierin oben beschrieben detektiert sind, werden von dem
Mikrocomputer 25 an den Steuermechanismus 26 eines
Automobils gesendet, und die Federung und das Automatikgetriebe
des Automobils werden genau gesteuert.
-
Wie
hierin oben beschrieben, wird, weil die Phasendifferenz zwischen
dem ersten und dem zweiten Detektionssignal 22 und 23 auf
eine Viertelwellenlänge
eingestellt ist, bei der vorliegenden Ausführungsform das dritte Detektionssignal 24 mittels
des ersten und des zweiten Detektionssignals 22 und 23 in
dem Bereich komplementiert, wo diese Signale etwa linear sind, die
Phasendifferenz kann jedoch ein Wert nahe einer Viertelwellenlänge sein,
und für
den Fall, dass drei oder mehr Signale verwendet werden, kann die
Phasendifferenz auf ein Drittel eingestellt werden, und derselbe
Prozess kann durchgeführt werden.
-
Der
o.g. Rotationsdetektionsmechanismus kann einen variablen Widerstand 27 vom
Rotationstyp und einen variablen Widerstand 37 vom Verschiebetyp
aufweisen bei Verwendung des o.g. Rotationsschafts 6, an
dem der Rotator 7 und das bewegbare Element 10 angebracht
sind und der rotierbar in dem Gehäuse 2 gehalten ist.
In diesem Fall umfasst der variable Widerstand 27 vom Rotationstyp,
wie in 33 und 34 gezeigt,
einen Rotator 28, der zusammen mit dem Rotationsschaft 6 rotiert,
ein erstes Gleitelement 29, das eine durch den Rotator 28 gehaltene
leitfähige
Platte aufweist, das zweite Gleitelement 30, das eine durch
den Rotator 28 gehaltene, leitfähige Platte aufweist, eine
isolierende Platte 34, an der das erste und das zweite
leitfähige
Muster 31 und 32 und ein Widerstand 33 konzentrisch
ausgebildet sind, und eine Platine 36, mit der die von der
isolierenden Platte 34 ragenden Anschlüsse 35a bis 35d verbunden
sind, um die isolierende Platte zu fixieren. Eine Spannung Vcc (4
V) wird an den Anschluss 35a angelegt, und der Anschluss 35d ist
geerdet, und die Anschlüsse 35b und 35c dienen
jeweils als Ausgabeanschlüsse
für das
erste und das zweite Detektionssignal 40 und 41.
Hierbei sind das erste und das zweite Gleitelement 29 und 30 mit
einer 90-Grad-Winkeldifferenz an der isolierenden Platte 34 gehalten,
und das erste und das zweite leitfähige Muster 31 und 32 und
der Widerstand 33 sind an dem Rotator 28 ausgebildet.
-
Der
variable Widerstand 37 vom Verschiebetyp ist mit dem dritten
Gleitelement 38 vorgesehen, das eine durch das bewegbare
Element 10 gehaltene, leitfähige Platte und eine Widerstandsplatte 39, die
mit der Platine 36, an der ein in der Zeichnung nicht gezeigter
Widerstand ausgebildet ist, mittels des Anschlusses 39a verbunden
und an dieser gehalten ist, aufweist. Das erste Gleitelement 29 überbrückt zwischen
dem ersten leitfähigen
Muster 31 und dem Widerstand 33, das zweite Gleitelement 30 überbrückt zwischen
dem zweiten leitfähigen
Muster 32 und dem Widerstand 33, und das dritte
Gleitelement 38 wird in Kontakt mit einem in der Zeichnung nicht
gezeigten Widerstand der Widerstandsplatte 39 gebracht,
um die Platine 36 in dem Gehäuse 2 zu fixieren.
Der Anschluss 39a dient als der Ausgabeanschluss des dritten
Detektionssignals 42.
-
Bei
dem wie hierin oben beschrieben strukturierten o.g. Rotationsdetektionsmechanismus
bilden das erste Gleitelement 29 (äquivalent zu dem Detektor),
das erste leitfähige
Muster 31 und der Widerstand 33 (äquivalent
zu dem Positionsinformationsrecorder) zusammen die o.g. erste Rotationsdetektionseinrichtung 19,
das zweite Gleitelement 30, das zweite leitfähige Muster 32 und
der Widerstand 33 bilden zusammen die o.g. zweite Rotationsdetektionseinrichtung,
und das dritte Gleitelement 38 und der in der Zeichnung
nicht gezeigte Widerstand der Widerstandsplatte 39 bilden
zusammen die o.g. dritte Rotationsdetektionseinrichtung 21.
-
Wenn
der Rotor 3 zusammen mit dem Lenkrad gedreht wird, gleitet
das erste Gleitelement 29 an dem ersten leitfähigen Muster 31 und
dem Widerstand 33, das zweite Gleitelement 30 gleitet
an dem zweiten leitfähigen
Muster 32 und dem Widerstand 33, und das dritte
Gleitelement 38 gleitet an dem in der Zeichnung nicht gezeigten
Widerstand der Widerstandsplatte 39, wodurch, wie in 35 ge zeigt, die
erste Rotationsdetektionseinrichtung 19 ein erstes Detektionssignal 40 mit
einer alternierenden Sägezahnwellenform
erzeugt, die graduellen Anstieg zwischen der Spannung 0 V und der
Spannung Vcc wiederholt, und die zweite Rotationsdetektionseinrichtung 20 erzeugt
ein zweites Detektionssignal 41 mit einer alternierenden
Sägezahnwellenform,
die graduellen Anstieg wiederholt, mit derselben Periode und derselben
Amplitude (4 V) wie diejenige des ersten Detektionssignals 40 und
mit einer Phasendifferenz von 90° von
derjenigen des ersten Detektionssignals 40. Ferner erzeugt
die dritte Rotationsdetektionseinrichtung 21 ein drittes
Detektionssignal 42, welches graduell ansteigt oder graduell
absinkt zwischen der Spannung von 0 V und der Spannung von Vcc,
wenn das dritte Gleitelement 38 an dem in der Zeichnung
nicht gezeigten Widerstand der Widerstandsplatte 39 verschoben
wird.
-
Es
ist bemerkenswert, dass, wenn das erste Gleitelement 29 in
dem Abschnitt Y positioniert ist, wo kein Widerstand 33 existiert
und das erste Detektionssignal 40 daher nicht erzeugt wird,
das zweite Detektionssignal 41 erzeugt wird und andererseits, wenn
das zweite Gleitelement 30 in dem Abschnitt Y positioniert
ist, wo kein Widerstand 33 existiert und das zweite Detektionssignal 41 daher
nicht erzeugt wird, das erste Detektionssignal 40 erzeugt
wird, weil das erste Gleitelement 29 mit einer Abweichung
von 90° von
dem zweiten Gleitelement 30 angeordnet ist, wie hierin
oben beschrieben, und somit ist das Problem des signalfreien Bereichs
X, das bei dem hierin zuvor beschriebenen Stand der Technik aufgetreten ist,
gelöst.
Durch Verarbeiten des ersten, des zweiten und des dritten Detektionssignals,
die jeweils von den Anschlüssen 35b, 35c und 39a erzeugt
sind, mittels einer Rotationswinkel-Berechnungseinrichtung, wie z.B.
dem Mikrocomputer 25, wie hierin oben beschrieben, können demgemäß der Drehwinkel
und die Drehrichtung des Lenkrads genau und in Echtzeit über den
gesamten Winkelbereich detektiert werden.
-
Die
Phasendifferenz zwischen dem ersten Detektionssignal 40 und
dem zweiten Detektionssignal 41 ist bei der o.g. Ausführungsform
90°, kann
jedoch auch 180° sein.
-
Andererseits
kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem durch Ändern der
Konfiguration und der Auslegung des ersten und des zweiten leitfähigen Musters 31 und 32 und
des Widerstands 33, wie in 36 gezeigt,
die erste Rotations detektionseinrichtung 19 ein erstes
Detektionssignal 43 mit einer alternierenden Dreieckswellenform
erzeugt, die graduelles Ansteigen und graduelles Abnehmen wiederholt, und
die zweite Rotationsdetektionseinrichtung 20 ein zweites
Detektionssignal 44 mit einer alternierenden Dreieckswellenform
erzeugt, die graduelles Ansteigen und graduelles Abnehmen wiederholt
und die dieselbe Periode hat wie diejenige des ersten Detektionssignals 43 und
die die Phase hat, die um eine Viertelperiode (90°) von derjenigen
des ersten Detektionssignals 43 abweicht. Durch Verarbeiten
des ersten, des zweiten und des dritten Detektionssignals 43, 44 und 42 mittels
einer Drehwinkelberechnungseinrichtung, wie z.B. dem Mikrocomputer,
können auch
in diesem Fall der Drehwinkel und die Drehrichtung des Lenkrads
genau und in Echtzeit über
den gesamten Winkelbereich detektiert werden.
-
Die
erste und die zweite Rotationsdetektionseinrichtung 19 und 20 können durch
einen optischen Codierer ersetzt werden, der mit einer Codescheibe 45 vorgesehen
ist (äquivalent
zu dem Positionsinformationsrecorder), die sich zusammen mit dem
Rotationsschaft 6 dreht und an der ein Paar von sichelförmigen Schlitzen 45a vorgesehen
ist, und mit einem Detektionselement 46, das ein Licht
emittierendes Element 46a und ein Licht empfangendes Element 46b (äquivalent
dem Detektor) aufweist, die mit der dazwischen angeordneten Codescheibe 45 angeordnet
sind, wie in 38 und 39 gezeigt. In
diesem Fall wird das von dem Licht emittierenden Element 46a emittierte
Licht, welches mittels der Schlitze 45a entsprechend dem
Rotationswinkel des Rotationsschafts 6 ansteigt oder abnimmt,
von dem Licht empfangenden Element 46b empfangen, und als
Ergebnis erzeugt der optische Codierer ein erstes Detektionssignal 47 mit
einer alternierenden Sinuswellenform mit einer Periode von 90°, die ein
graduelles Ansteigen und graduelles Abnehmen wiederholt, wie in 40 gezeigt,
und ein zweites Detektionssignal 48 mit einer alternierenden
Sinuswellenform, die ein graduelles Ansteigen und ein graduelles Abnehmen
wiederholt, mit derselben Amplitude und derselben Periode wie diejenige
des ersten Detektionssignals 47 und mit der Phase, die
um eine Viertelperiode von dem ersten Detektionssignal 47 abweicht.
Durch Verarbeiten des ersten, des zweiten und des dritten Detektionssignals 47, 48 und 42 mittels
einer Drehwinkelberechnungseinrichtung, wie z.B. einem Mikrocomputer 25,
wie hierin oben beschrieben, können
auch in diesem Fall der Drehwinkel und die Drehrichtung genau und
in Echtzeit über den
gesamten Winkelbereich detektiert werden.
-
Wie
in 41 gezeigt, kann ein Verfahren eingesetzt werden,
bei dem beide Enden des Rotationsschafts 6 durch den Boden 2a des
Gehäuses 2 gehalten
sind, ein Paar von Halteelementen 49 mit jeweils einem
Einschnitt 49a und ein Paar von Wänden 50 und 51,
die in Kontakt mit den Endseiten des Rotationsschafts 6 senkrecht
zu der Achsenrichtung B sind, sind vorgesehen, wobei die Dicke der
Wand 50 dünner
ist als diejenige der anderen Wand 51, wobei die eine Wand 50 die
eine Endseite des Rotationsschafts 6 in die Achsenrichtung
B drückt,
um die andere Endseite des Rotationsschafts 6 gegen die
andere Wand 51 zu drücken,
und der Rotationsschaft 6 ist rotierbar an dem Gehäuse 2 gehalten.
In diesem Fall ist der Rotationsschaft 6 nur durch Anordnen
des Rotationsschafts 6 an den Einschnitten 49a des
Paar von Halteelementen 49 haltend auf das Gehäuse 2 gesetzt,
die Herstellungseffizienz ist verbessert.