JP2000077214A - 回転型センサ - Google Patents
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Abstract
型センサを提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の回転型センサは、外部からの回
転が伝達される回転体28と、この回転体28を回転可
能に支持する筺体20と、回転体28の回転角度を検出
する角度検出部材21とを備え、回転体28を筺体20
に対して常に一方方向に回転付勢する第1と第2の少な
くとも2個以上の捻りコイルバネ29、30を回転体2
8と筺体20との間に配設した。
Description
り、信頼性の高い回転角度を検出することができる回転
型センサに関する。
説明すると、まず、外周を包囲する筺体1が略円筒状に
形成され、この筺体1内部には隔壁1aが形成されてい
る。この隔壁1aの図示右側面には、抵抗基板2が環状
スペーサ3によって位置決めされて、隔壁1aに固着さ
れている。前記抵抗基板2の一端部には端子4が取り付
けられ、この端子4は隔壁1aの図示左側に突出形成さ
れている。前記端子4が取り付けられている隔壁1aの
隙間部分には、シール材1bが充填されて、隔壁1aの
図示左右が隔離された状態になっている。
端部が半田付けされ、このリード線4が図示上方側に引
き出されている。前記抵抗基板2の表面には抵抗体パタ
ーン(図示せず)が印刷形成され、この抵抗体パターン
上を弾接摺動する摺動子片6を取り付けた摺動子受け7
が、抵抗基板2と対向状態で回転可能に配設されてい
る。前記摺動子受け7の外周部と環状スペーサ3の間に
は摩擦抵抗を小さくするためのスラストワッシャ8が配
設されている。前記摺動子受け7は、回転中心に設けら
れたボス部7aの中空孔が、ホルダガイド9の固定軸9
aに回転自在に挿入されている。また、摺動子受け7の
図示上方の右側面には、係止爪7bがホルダガイド9側
に突出形成されている。
バネ10が1個配設され、この捻りコイルバネ10の一
端部が摺動子受け7側に係着され、他端部がホルダガイ
ド9側に係着され、摺動子受け7は常に一方向に回転付
勢された状態になっている。前記ホルダーガイド9は、
その外周側面が筺体1の内周面に固着され、固定軸9a
の図示上方には正面視が円弧状の長孔9bが形成され
て、従来の回転型センサが概略構成されている。
自動車等のアクセルペダルポジションセンサ等に用いる
場合は、所定の取付部材(図示せず)に回転型センサを
取り付け、この回転型センサの図示右側には、自動車等
のアクセルペダル(図示せず)に連結された回転自在の
駆動軸11が配設され、この駆動軸11の先端部には、
略L字状の係止部12aを有するアーム部材12が固着
されている。前記係止部12aの先端部がホルダガイド
9の長孔9b内に位置し、この係止部12aの先端部に
は、捻りコイルバネ10の弾性力で一方向に回転付勢さ
れる摺動子受け7の係止爪7bが常時弾接するようにな
っている。そして、例えばアクセルペダルが踏み込まれ
て駆動軸11が他方向に所定角度回転すると、捻りコイ
ルバネ10の弾性力に抗して、摺動子受け7も他方向に
所定角度回転される。
抗体(図示せず)の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化
をリード線5に接続される制御部(図示せず)が検出し
て、駆動軸11の回転角度を検出することができる。ま
た、アクセルペダルの踏み込みが解除されて、駆動軸1
1が初期状態に戻ると、摺動子受け7は、捻りコイルバ
ネ10の弾性力で、アーム部材12の回転に追従して初
期状態に復帰するようになっている。
な従来の回転型センサでは、1個の捻りコイルバネ10
で摺動子受け7を回転方向に弾性付勢していたので、長
期間使用していると、捻りコイルバネ10の摺動子受け
7側、またはホルダガイド9側の係止部に金属疲労が蓄
積して、摺動子受け7の回転動作中に捻りコイルバネ1
0がバネ折れ等で破壊する危険があった。もし、捻りコ
イルバネ10がバネ折れ等の破壊が発生すると、摺動子
受け7を初期状態に戻すことができなくなり、自動車等
の運転動作ができなくなる危険性があった。また、どの
回転位置においても所定値異常の復帰力を付与する必要
があるが、1個の捻りコイルバネ10だと、バネ定数を
大きくする必要があり、そうすると、捻りコイルバネ1
0が折れやすくなる。あるいは、回転型センサの捻りコ
イルバネ10の取付部の強度を高める必要がある等の問
題が生じる。その対策として、捻りコイルバネ10の巻
数を多くして、回転量に対するバネ力の増加の割合を少
なくする必要があるが、そうするtお回転型センサの高
さ寸法が高くなってしまうという問題がある。本発明
は、前述のような課題を解決して、もし運転動作中に捻
りコイルバネ10にバネ折れ等の障害が発生したとして
も、運転を停止することなく継続して行うことができ、
且つ、捻りコイルバネ10の回転方向の弾性力をどの回
転角度においても比較手的均一となすと共に、薄型化に
優れた回転型センサを提供することを目的とする。
の第1の解決手段として本発明の回転型センサは、外部
からの回転が伝達される回転体と、この回転体を回転可
能に支持する筺体と、前記回転体の回転角度を検出する
角度検出部材とを備え、前記回転体を前記筺体に対して
常に一方方向に回転付勢する第1と第2の少なくとも2
個以上の捻りコイルバネを前記回転体と前記筺体との間
に配設した構成とした。
決手段として、前記回転体の回転中心に形成した回転軸
を前記筺体に回転自在に軸支し、前記回転軸を包囲する
ように前記第1捻りコイルバネを配設し、この第1捻り
コイルバネを包囲するように前記第1捻りコイルバネの
外側に前記第2捻りコイルバネを配設した構成とした。
決手段として、前記第1と第2の捻りコイルバネは、一
端部に形成した係止部を前記筺体の一部に係止すると共
に、他端部に形成した係止部を前記回転体の一部に係止
し、前記第1捻りコイルバネの一端部の係止部の上に前
記第2捻りコイルバネの一端部の係止部を重ねて位置さ
せた構成とした。
決手段として、前記第1と第2の捻りコイルバネを、前
記筺体に形成した所定の深さの第1と第2のガイド溝に
収納し、前記第1ガイド溝の深さを前記第2ガイド溝の
深さより前記第1捻りコイルバネの線径分だけ深く形成
し、前記第1と前記第2の捻りコイルバネの一端部の係
止部が重なる部分の前記第2のガイド溝の深さを、前記
第1ガイド溝の深さと同等にした構成とした。
1実施の形態について説明する。図1は本発明の回転型
センサの要部断面図であり、図2は本発明に係わる回転
体の断面図であり、図3は本発明に係わる回転体の正面
図であり、図4は本発明に係わる回転体と捻りコイルバ
ネの関係を説明する概略図であり、図5は本発明の回転
型センサの正面図であり、図6は本発明に係わる捻りコ
イルバネと筺体との関係を説明する概略図であり、図7
は本発明に係わる捻りコイルバネの平面図である。
すように、樹脂材料等から成る筺体20が略円筒状に形
成され、その内部は隔壁20aによって図示左右の一方
側と他方側とに仕切られ、一方側には後述する角度検出
部材21が組み込まれ、他方側には後述する2個の第1
と第2の捻りコイルバネ29、30が、それぞれ組み込
まれている。前記隔壁20aの中心部には、貫通孔20
bが形成され、隔壁20aの図示右側側面には、後述す
る第1と第2の捻りコイルバネ29、30をガイドす
る、所定の幅と深さの第1と第2のガイド溝20c、2
0dが形成され、第1ガイド溝20cの深さは、第2ガ
イド溝20dの深さより深く形成されてる。
の間には第1仕切り壁20eと、第2ガイド溝20dの
外側には第2仕切り壁20fとがそれぞれ形成され、前
記第2仕切り壁20fの外側には、第2ガイド溝20d
と同じ深さの第3ガイド溝20gが形成されている。こ
の第3ガイド溝20gの外側には、円筒状の保護壁20
hが形成され、この保護壁20hの内側の一部には、図
5に示すような角形のストッパ部20jが内側に突出形
成されている。前記筺体20内部の一方側に組み込まれ
ている角度検出部材21は、例えば可変抵抗器から成
り、図1に示す隔壁20aの左側に摺動子受け22が、
後述する回転体28に取り付けられて回転自在に配設さ
れ、摺動子受け22の図示左側面には複数のブラシ部を
有する摺動子片22aが取り付けられ、摺動子受け22
の図示右側の回転中心には突起部22bが図示右方向に
突出形成されている。
は、摺動子受け22と所定の隙間を有して摺動子片22
aが弾接する抵抗基板23が配設され、この抵抗基板2
3の外周縁が、筺体20の内周壁に位置決めされて接着
剤等で固着されている。前記摺動子片22aが弾接する
部分の抵抗基板23には、抵抗体パターン(図示せず)
が印刷等で形成されて、摺動子受け22が回転すると抵
抗値が変化するようになっている。前記抵抗基板23の
背面側で図示左側には、遮蔽部材24が接着剤等で取り
付けられ、筺体20の内部を遮蔽するようになってい
る。また、抵抗基板23の一端部には端子25が取り付
けられ、この端子25の端部が遮蔽部材24から図示左
側に突出形成されている。
ている端子25の端部には、リード線26の端部が半田
付けされ、このリード線26は図示下方側に引き出され
ている。前記隔壁20a中心部の貫通孔20bには、円
筒状の軸受け27が圧入等により抜け止めされて取り付
けられている。また、前記隔壁20aの図示右側には図
2、図3に示すような略円盤状の回転体28が配設さ
れ、この回転体28の回転中心には、所定の深さの圧入
孔28aを有する回転軸28bが突出形成されている。
ている軸受け27に挿入され、回転軸28bの先端部の
圧入孔28aには、摺動子受け22の突起部22bが、
例えば圧入等により抜け止めされて、回転体28と摺動
子受け22とが一体化されて、回転可能に隔壁20aに
取り付けられている。また、突起部22bは回転軸28
b先端に形成されているスリ割り部28cにも係合する
ようになっていて、回転体28に対して、摺動子受け2
2が回り止めされるようになっている。前記隔壁20a
の第1ガイド溝20cが対向する側の回転体28には、
ガイド溝28dが形成され、回転体28の外周端部の一
部には、円周方向に所定の幅と高さの保護壁28eが形
成されている。
に、外周部の一部に角度Aの切り欠き部28fが所定の
幅で形成され、この切り欠き部28fの底部に接する状
態で、所定の幅と深さの角形の凸条部28gが突出形成
されている。この凸条部28gの図示左側には略矩形の
貫通窓28hが形成され、この貫通窓28hには後述す
る2点鎖線で示すアーム部材31が位置しするようにな
っている。また、図3に示す回転体28の左上部にはバ
ネ係止窓28jが形成され、このバネ係止窓28jの一
端面には第1係止溝28kと第2係止溝28mとが略半
円状に彫り込みされて、後述する第1と第2の捻りコイ
ルバネ29、30の他端部の係止部29b、30bが係
止されるようになっている。前記摺動子受け22と一体
化された回転体28の回転角度は、図5に示すように、
切り欠き部28fの端面が筺体20のストッパ部20j
に当接して、角度B(略30゜)の範囲内を回転可能に
なっている。
c、20dには、第1と第2の捻りコイルバネ29、3
0がそれぞれ収納され、この第1と第2の捻りコイルバ
ネ29、30の一端部には、図7に示すように巻線方向
と直交する外方に向かってフック状に折り曲げられた係
止部29a、30aがそれぞれ形成されている。また、
第1と第2の捻りコイルバネ29、30の他端部には、
図7に示す前記一端部の係止部29a、30aと直交す
る方向で、紙面に対して直立方向にフック状に折り曲げ
られた、図4に示すような係止部29b、30bがそれ
ぞれ形成されている。
は、図5に示すように、筺体20の第1と第2の仕切り
壁20e、20fの端部にそれぞれ係止され、他端部の
係止部29b、30bは、図4に示すように、回転体2
0のバネ係止窓28jの第1と第2の係止溝28k、2
8mにそれぞれ係止されている。即ち、回転体28の回
転中心に形成した回転軸28bを、筺体20に圧入止め
した軸受け27に回転自在に軸支し、図5に示すよう
に、回転軸28bを包囲するように第1捻りコイルバネ
29を配設し、この第1捻りコイルバネ29を包囲する
ように、第1捻りコイルバネ29の外側に第2捻りコイ
ルバネ30が配設されている。そして、第1と第2の捻
りコイルバネ29、30は、回転体28と筺体20との
間に配設されている。
30は、一端部に形成した係止部29a、30aを筺体
の一部である第1と第2の仕切り壁20e、20fの端
部にそれぞれ係止すると共に、他端部に形成した係止部
29b、30bを回転体28の一部である第1と第2の
係止溝28k、28mに係止し、図6に示すように、第
1捻りコイルバネ29の一端部の係止部29aの上に第
2捻りコイルバネ30の一端部の係止部30aを重ねて
位置させている。そのために、第捻りコイルバネ29の
一端部の係止部29aが第1仕切り壁20eの端部から
外れないようになっている。
30を、筺体20に形成した第1と第2のガイド溝に収
納し、第1ガイド溝20cの深さを、第2ガイド溝20
dの深さより第1捻りコイルバネ29の線径分だけ深く
形成し、図5に示すように、第1と第2の捻りコイルバ
ネ29、30の一端部の係止部29a、30aが重なる
部分の第2のガイド溝20dの深さを、第1ガイド溝2
0cの深さと同等に形成している。
0cの底面を黒塗りで表示し、第2ガイド溝20dの底
面を格子模様で表示しているが、第1と第2の仕切り壁
20e20fの端部近傍の、前記第1と第2の捻りコイ
ルバネ29、30の一端部の係止部29a、30aが重
なる部分の第2ガイド溝20dが黒塗りにされて、第1
ガイド溝20cの深さと同等に形成されている。また、
第3ガイド溝20gの深さは、第2ガイド溝20dと同
じ深さに形成されている。前記第1と第2の捻りコイル
バネ29、30は、一端部の係止部29a、30aを第
1と第2の仕切り壁20e、20fにそれぞれ係止させ
ると共に、他端部の係止部29b、30bを回転体28
の第1と第2の係止溝28k、28mに係止させた状態
で、回転体28を反時計回り方向の矢印C方向に回転さ
せて、切り欠き部28fを筺体20のストッパ部20j
に位置させると、回転体28が筺体20に対して常に一
方方向の、時計回り方向に回転付勢されて、本発明の回
転型センサが構成されている。
サを自動車等のアクセルポジションセンサ等に用いられ
る場合について説明する。まず、回転体28には、第1
と第2の捻りコイルバネ20、30が撓められた状態で
組み込まれている。そのために回転体28は常に時計方
向に回転付勢され、従って、回転型センサ単体の状態に
おいては切り欠き部28fの端面がストッパ部20jに
接した状態となっている。そして、その状態、あるいは
反時計方向に回転体28が若干回転した位置になるよう
に突条部28gの側面にアーム部材31を接して、回転
型センサは自動車に取り付けられる。なお、アーム部材
31は、図1の2点鎖線で示すように、略L字状に形成
された他端部が、検出対象である駆動軸32に取り付け
られ、駆同軸32の反時計方向への回転に連動して、回
転体28も矢印C方向の時計方向に回転する。そして、
駆同軸32が時計方向に回転すると、第1と第2の捻り
コイルバネ29、30によって回転体28もこの回転に
追従して回転する。これらの動作によって回転体28
は、図5に示す回転角度Bの範囲で駆同軸32と一体的
に回転するようになっており、回転位置に応じて抵抗値
が変化し、この変化を検知することによって駆同軸32
の回転角度を検出することが可能となる。
転に伴い、第1と第2の捻りコイルバネ29、30の両
端部付近の径が主に小さくなるように撓むが、それぞれ
の捻りコイルバネ29、30の内側に位置し、且つ、係
止する部材には、それぞれ突部20k、第2仕切り壁2
0e、突部28n、28lの突出部分を設けているの
で、これらに遮られて、捻りコイルバネ29、30は不
要な摩擦を生じることがなく、スムーズな回転とするこ
とができる。また、これら捻りコイルバネ29、30は
ガイド溝20c、20dおよび回転体28の溝に収納さ
れているので、外部から衝撃等が加わっても大きな変形
を生じることがなく、バネ外れの危険性を少なくでき
る。また、前述のように第1捻りコイルバネ29の一端
部の係止部29aの上には第2捻りコイルバネ30の一
端部の係止部30aを重ねて配置しているので、バネ係
止窓28jによって、バネが外れることはない。
係止部30aは、第2仕切り壁20fを、第2捻りコイ
ルバネ30の全高に比べて十分に高くすると共に、外側
に保護壁28eを設けており、バネの付勢方向に対して
垂直方向の衝撃が加わってもバネが外れることはない。
更に、それぞれの捻りコイルバネ29、30の他端は、
前述のように90゜折り曲げて第1と第2の係止溝28
k、28mに係止しているので、加重方向と垂直方向と
の衝撃が加わっても、捻りコイルバネ29、30は、第
1と第2の係止溝28k、28mから外れることはな
い。なお、捻りコイルバネ29、30の付勢方向の加重
が加わっても外れることはない。
ず、筺体20の第1と第2のガイド溝20c、20dに
第1と第2の捻りコイルバネ29、30を挿着する。次
に、筺体20に圧入された軸受27けに、回転体28の
回転軸28bを挿入する。その後、回転体28を回転さ
せながら、バネ係止窓28jの第1と第2の係止溝28
k、28mに第1と第2の捻りコイルバネ29、30の
他端部の係止部29b、30bを引っかけて係止する。
そして、回転体28を反時計方向の矢印C方向に回転さ
せて、切り欠き部28fに筺体20ストッパ部20jが
位置すると、円盤状の回転体28は、周囲が保護壁20
h内に位置して、回転角度Bの範囲を回転可能に筺体2
0に保持される。
受け22を、回転体28の回転軸28b先端の圧入孔2
8aに、圧入、または熱カシメ等で抜け止めして取り付
け、摺動子受け22と回転体28とが一体化されて筺体
20に回転可能に取り付ける。次に、筺体20内部に抵
抗基板23を取付、この抵抗基板23の背面側に遮蔽部
材24を接着剤等で取り付ける。そして、遮蔽部材24
から突出している端子25端部にリード線26を半田付
け等で取り付けて本発明の回転型センサの組立が終了す
る。
2の2個の捻りコイルバネ29、30を備えたもので説
明したが、捻りコイルバネは、少なくとも2個以上、例
えば3個備えたものでもよい。また、本発明において
は、第1捻りコイルバネ29の一端部の係止部29aの
上に、第2捻りコイルバネ30の一端部の係止部30a
を重ねて位置させているが、第1捻りコイルバネ29の
一端部の係止部29aの上に、第2捻りコイルバネ30
の筺体20に対向する1巻目のどの位置を重ねても構わ
ない。また、本発明のその他の実施の形態として、図示
は省略するが、第1と第2の捻りコイルバネ29、30
の一端部の係止部29a、30aを内向きに折り曲げ
て、第2捻りコイルバネ30の一端部の係止部30aの
上に、第1コイルバネ29の一端部の係止部29aを重
ねたものでもよい。このときの第1と第2のガイド溝2
0c、20dの深さは、第1ガイド溝20cの深さよ
り、第2ガイド溝20dの深さを深く形成しなければな
らない。
筺体に対して常に一方方向に回転付勢する第1と第2の
少なくとも2個以上の捻りコイルバネを前記回転体と前
記筺体との間に配設したので、1個の捻りコイルバネ
が、運転動作中に金属疲労等でバネ折れが発生したとし
ても、応急的に残りの捻りコイルバネで回転体を動作さ
せることができる。そのために、1個の捻りコイルバネ
にバネ折れ等が発生したとして運転動作をすぐに停止さ
せることなく、運転動作を継続することができる。ま
た、どの回転角度においても、弾性力を比較的均一にす
ることができると共に、薄型化が可能な回転型センサを
提供することができる。
転軸を前記筺体に回転自在に軸支し、前記回転軸を包囲
するように前記第1捻りコイルバネを配設し、この第1
捻りコイルバネを包囲するように前記第1捻りコイルバ
ネの外側に前記第2捻りコイルバネを配設したので、第
1と第2の捻りコイルバネの回転方向への弾性力を、そ
れぞれ直接回転体に加えることができると共に、高さ寸
法を高くすることなく所望の弾性力を回転体に加えるこ
とができる。また、第1捻りコイルバネの外側に第2捻
りコイルバネを並列させて配列することとなるので、回
転体に加わる回転方向への弾性力を大きくすることがで
き、第1と第2の捻りコイルバネの単独のバネ定数を小
さくすることができる。
は、一端部に形成した係止部を前記筺体の一部に係止す
ると共に、他端部に形成した係止部を前記回転体の一部
に係止し、前記第1捻りコイルバネの一端部の係止部の
上に前記第2捻りコイルバネの一端部の係止部を重ねて
位置させたので、第1捻りコイルバネの一端部が筺体側
の係止した部分から外れて、抜け出することがなく、第
1捻りコイルバネを確実な筺体に保持することができ
る。そのために、第1捻りコイルバネの一端部の係止部
の形状が小さくても、確実に抜け止めすることができ、
第1捻りコイルバネの形状が簡単で、且つ、第捻りコイ
ルバネの使用材料を少なくすることができる。
を、前記筺体に形成した所定の深さの第1と第2のガイ
ド溝に収納し、前記第1ガイド溝の深さを前記第2ガイ
ド溝の深さより前記第1捻りコイルバネの線径分だけ深
く形成し、前記第1と前記第2の捻りコイルバネの一端
部の係止部が重なる部分の前記第2のガイド溝の深さ
を、前記第1ガイド溝の深さと同等にしたので、第1捻
りコイルバネの一端部を確実に第2捻りコイルバネで押
さえることができ、抜け止めを確実にすることができ
る。
を説明する概略図である。
を説明する概略図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 外部からの回転が伝達される回転体と、
この回転体を回転可能に支持する筺体と、前記回転体の
回転角度を検出する角度検出部材とを備え、前記回転体
を前記筺体に対して常に一方方向に回転付勢する第1と
第2の少なくとも2個以上の捻りコイルバネを前記回転
体と前記筺体との間に配設したことを特徴とする回転型
センサ。 - 【請求項2】 前記回転体の回転中心に形成した回転軸
を前記筺体に回転自在に軸支し、前記回転軸を包囲する
ように前記第1捻りコイルバネを配設し、この第1捻り
コイルバネを包囲するように前記第1捻りコイルバネの
外側に前記第2捻りコイルバネを配設したことを特徴と
する請求項1記載の回転型センサ。 - 【請求項3】 前記第1と第2の捻りコイルバネは、一
端部に形成した係止部を前記筺体の一部に係止すると共
に、他端部に形成した係止部を前記回転体の一部に係止
し、前記第1捻りコイルバネの一端部の係止部の上に前
記第2捻りコイルバネの一端部の係止部を重ねて位置さ
せたことを特徴とする請求項2記載の回転型センサ。 - 【請求項4】 前記第1と第2の捻りコイルバネを、前
記筺体に形成した所定の深さの第1と第2のガイド溝に
収納し、前記第1ガイド溝の深さを前記第2ガイド溝の
深さより前記第1捻りコイルバネの線径分だけ深く形成
し、前記第1と前記第2の捻りコイルバネの一端部の係
止部が重なる部分の前記第2のガイド溝の深さを、前記
第1ガイド溝の深さと同等にしたことを特徴とする請求
項2、または3記載の回転型センサ。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10023196C2 (de) * | 2000-05-11 | 2003-04-03 | Orenstein & Koppel Ag | Vorrichtung zur Erfassung des Drehwinkels zwischen zwei Bauteilen |
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-
1998
- 1998-08-31 JP JP24549598A patent/JP3583298B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-08-27 US US09/384,944 patent/US6327906B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-08-30 DE DE19941168A patent/DE19941168C2/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009524831A (ja) * | 2006-01-25 | 2009-07-02 | カブリコ コーポレイション | 二重負荷経路とフェイルセーフ機構を有する多チャンネルrvdt |
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DE19941168A1 (de) | 2000-03-02 |
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DE19941168C2 (de) | 2002-05-29 |
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