DE102009031016A1 - Drehwinkelsensor - Google Patents

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DE102009031016A1
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DE102009031016A
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Tetsuya Inotsuka
Masanori Endo
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Valeo Japan Co Ltd
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Niles Co Ltd
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Abstract

Es wird ein Drehwinkelsensor geschaffen, der ausgezeichnete Ausgangskennlinien bereitstellt. Der Drehwinkelsensor weist eine Struktur auf, in der ein ringförmiger Permanentmagnet so vorgesehen ist, dass er mit einem Rotor, der mit einem zu erfassenden Element verbunden ist, einteilig drehbar ist; Magnetflusssammeljoche die die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten umgeben, wobei zwischen der Außenumfangsoberfläche und den Magnetflusssammeljochen ein bestimmter Zwischenraum ausgebildet ist; und innerhalb eines durch einen Gehäusekörper und eine Abdeckung ausgebildeten Gehäuses in Spalten zwischen den Magnetflusssammeljochen Hall-ICs 30 angeordnet sind. In dem Gehäusekörper ist eine Führungsröhre ausgebildet, die die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten umgibt, wobei zwischen der Außenumfangsoberfläche und der Führungsröhre ein bestimmter Zwischenraum ausgebildet ist. Die Führungsröhre ist aus einem Material hergestellt, das einen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse aufweist, und die Magnetflusssammeljoche sind an der Außenumfangsoberfläche der Führungsröhre befestigt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehwinkelsensor, der ein magnetempfindliches Element verwendet.
  • Beschreibung des verwandten Gebiets
  • Ein Drehwinkelsensor, der ein magnetempfindliches Element verwendet, wird als ein Drehwinkelsensor verwendet, der mit kleiner Größe konfiguriert werden kann und bei dem keine Befürchtung besteht, dass wegen eines Fremdkörpers ein Kontaktdefekt verursacht wird, wodurch er z. B. zum Erfassen eines Niederdrückwinkels eines Fahrpedals oder eines Drehwinkels einer Welle, die in Übereinstimmung mit einem Betrieb des Schalthebels für ein Fahrzeug drehbar ist, geeignet ist. Ein herkömmliches Beispiel eines solchen Drehwinkelsensors ist z. B. in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-194580 offenbart.
  • 7A ist eine Querschnittsansicht, die einen Drehwinkelsensor 100 gemäß dem herkömmlichen Beispiel des oben erwähnten Patentdokuments veranschaulicht, und 7B ist eine schematische Ansicht, die die Lagebeziehung zwischen Hauptbestandteilen des in 7A veranschaulichten Drehwinkelsensors 100, von der Achsenrichtung einer Drehwelle 101 des Sensors 100 aus gesehen, veranschaulicht. Der Drehwinkelsensor 100 enthält eine Drehwelle 101, die sich zusammen mit einem zu erfassenden Element dreht, dessen Drehwinkel ein Erfassungsobjekt ist, einen ringförmigen Permanentmagneten 102, der an der Außenumfangsoberfläche der Drehwelle 101 befestigt ist, Joche 103, die die Außenumfangsoberfläche 102a des Permanentmagneten 102 umgeben, wobei zwischen der Außenumfangsoberfläche 102a und den Jochen 103 ein bestimmter Zwischenraum D ausgebildet ist, und eine Hall-IC 104, die in einem Spalt zwischen den Jochen 103 angeordnet ist. Der Drehwinkelsensor 100 erfasst einen Drehwinkel des zu erfassenden Elements auf der Grundlage einer Änderung eines Magnetfelds, die wegen des Permanentmagneten 102 auftritt, wenn die Drehwelle 101 gedreht wird, was durch die Hall-IC 104 erfasst wird. Die Joche 103 sind in dem Drehwinkelsensor 100 in einem Zustand angeordnet, in dem sie in ein aus einem Harzmaterial hergestelltes Gehäuse 105 eingebettet sind.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Durch die Erfindung zu lösendes Problem
  • Der Drehwinkelsensor wird in Umgebungen verwendet, deren Temperatur sich über einen weiten Bereich von äußerst niedriger Temperatur bis zu hoher Temperatur ändert. Im Allgemeinen ist das Gehäuse 105 aus einem Harzmaterial hergestellt, das einen großen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wodurch sich das Gehäuse in Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur, unter der der Drehwinkelsensor verwendet wird, ausdehnt oder zusammenzieht. Wenn sich das Gehäuse 105 z. B. ausdehnt und in der radialen Richtung nach außen bewegt, bewegen sich die in das Gehäuse 105 eingebetteten Joche 103 ebenfalls in derselben Richtung nach außen, was den Spalt G (siehe 7B) zwischen den Jochen 103 ausdehnt. Wenn sich das Gehäuse 105 andererseits zusammenzieht und in radialer Richtung nach innen bewegt, bewegen sich die Joche 103 ebenfalls in derselben Richtung, was den Spalt G zwischen den Jochen 103 verengt.
  • Wenn sich das Gehäuse 105 in Übereinstimmung mit der Temperatur ausdehnt oder zusammenzieht, tritt wie oben erwähnt eine Ortsverlagerung der Joche 103 auf, was den Spalt G zwischen den Jochen 103 ändert. Somit besteht ein Problem, dass die Ausgangskennlinien der in dem Spalt G angeordneten Hall-IC 104 verschlechtert werden, da eine Änderung der durch die Hall-IC 104 erfassten Werte auftritt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Angesichts der vorstehenden Situationen hat die vorliegende Erfindung eine Aufgabe, einen Drehwinkelsensor zu schaffen, der ausgezeichnete Ausgangskennlinien bereitstellen kann.
  • Mittel zur Lösung des Problems
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehwinkelsensor, in dem ein ringförmiger Permanentmagnet, der so bereitgestellt ist, dass er mit einem zu erfassenden Element einteilig drehbar ist, ringförmige Joche, die die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten umgeben, wobei zwischen dem Magneten und den Jochen ein bestimmter Zwischenraum ausgebildet ist, und ein magnetempfindliches Element, das in einem zwischen den ringförmigen Jochen ausgebildeten Spalt angeordnet ist, innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. In dem Gehäuse ist eine röhrenförmige Wand ausgebildet, die die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten umgibt. Die röhrenförmige Wand ist aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse hergestellt, wobei die ringförmigen Joche an der Außenumfangsoberfläche der röhrenförmigen Wand befestigt sind.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Ausmaß der wegen der Temperatur auftretenden Ausdehnung oder Zusammenziehung der röhrenförmigen Wand, an der die ringförmigen Joche befestigt sind, kleiner als das des Gehäuses des Drehwinkelsensors, da die röhrenförmige Wand aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse hergestellt ist. Somit ist ein Ausmaß der Bewegung der an der Außenumfangsoberfläche der röhrenförmigen Wand befestigten ringförmigen Joche, die wegen der Ausdehnung oder Zusammenziehung der röhrenförmigen Wand auftritt, klein. Da die Änderung des Spalts zwischen den ringförmigen Jochen ebenfalls kleiner als die des herkömmlichen Beispiels ist, kann somit die Änderung der Ausgangsgrößen des magnetempfindlichen Elements, die wegen der Temperatur auftritt, unterdrückt werden, was seine Ausgangskennlinien zu verbessern ermöglicht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen kontaktlosen Drehwinkelsensor gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
  • 2A und 2B sind Ansichten, die einen Rotor und einen ringförmigen Permanentmagneten des Drehwinkelsensors veranschaulichen;
  • 3A und 3B sind Ansichten, die den kontaktlosen Drehwinkelsensor gemäß der Ausführungsform veranschaulichen;
  • 4A und 4B sind Ansichten, die den kontaktlosen Drehwinkelsensor gemäß der Ausführungsform veranschaulichen;
  • 5A und 5B sind graphische Darstellungen, die Ausgangskennlinien des Drehwinkelsensors gemäß der Ausführungsform des herkömmlichen Beispiels veranschaulichen;
  • 6A und 6B sind Ansichten, die den Ort eines magnetempfindlichen Elements veranschaulichen; und
  • 7A und 7B sind Ansichten, die den Drehwinkelsensor gemäß dem herkömmlichen Beispiel veranschaulichen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf den Fall beschrieben, in dem der Drehwinkelsensor beim Erfassen eines Drehwinkels der oben erwähnten Welle verwendet wird. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Drehwinkelsensor gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht; 2A und 2B sind Ansichten, die einen Rotor und einen an der Außenumfangsoberfläche des Rotors befestigten ringförmigen Permanentmagneten veranschaulichen; 3A ist eine Draufsicht des Drehwinkelsensors, aus der axialen Richtung gesehen, und 3B ist eine schematischen Darstellung, die die Lagebeziehung zwischen den Hauptbestandteilen des in 3A veranschaulichten Drehwinkelsensors veranschaulicht; und 4A ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A aus 3A, und 4B ist eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B aus 3A.
  • Wie in 1 veranschaulicht ist, enthält der Drehwinkelsensor 1 den Rotor 10, den ringförmigen Permanentmagneten 20, eine Hall-IC 30 und Magnetflusssammeljoche 41 und 42 (wenn sie im Folgenden nicht besonders voneinander unterschieden werden, werden beide als ”Magnetflusssammeljoche 40” bezeichnet). Der ringförmige Permanentmagnet 20, die Magnetflusssammeljoche 40 und die Hall-IC 30 sind innerhalb des durch einen Gehäusekörper 51 und eine Abdeckung 52 ausgebildeten Gehäuses angeordnet.
  • Wie in 2A und 2B veranschaulicht ist, weist der Rotor 10 eine Zylinderform auf und ist an einem Drehelement (einer Welle), die ein Erfassungsobjekt ist, z. B. an einer Handwelle eines Getriebes, befestigt. Der Rotor 10 weist ein Durchgangsloch 11 auf, um die Welle durch es einzuführen, und der Querschnitt des Durchgangslochs 11 weist einen Breitenabschnitt mit zwei Flächen auf, der an den Querschnitt eines zu befestigenden Wellenabschnitts angepasst ist, was ermöglicht, dass sich der Rotor 10 in einem Zustand, in dem der zu befestigende Wellenabschnitt durch den Rotor eingeführt ist, einteilig mit der Welle dreht.
  • Der ringförmige Permanentmagnet 20 verwendet z. B. einen isotropen Neodymverbindungsmagneten (Press-Neodym-, Eisen- und Borpulver mit einem PPS-Harz) und ist ohne einen Zwischenraum an der Außenumfangsoberfläche des Rotors 10 befestigt. Die Höhe H1 in der axialen Richtung bzw. die Dicke W1 in der radialen Richtung des ringförmigen Permanentmagneten 20 sind über seinen gesamten Umfang gleich.
  • Wie in 2B veranschaulicht ist, ist der ringförmige Permanentmagnet 20 aus der axialen Richtung gesehen durch eine Durchmesserlinie (180°-Positionen in der Umfangsrichtung) zweigeteilt. Die zwei Halbkreisabschnitte sind in Bezug auf eine einzelne Durchmesserlinie so parallel magnetisiert, dass ein Magnet-Halbkreisabschnitt 21 eine Innenumfangsseite (die Seite in Kontakt mit dem Rotor 10) als N-Pol und eine Außenumfangsseite als S-Pol definiert, während der andere Magnet-Halbkreisabschnitt 22 eine Innenumfangsseite als S-Pol und eine Außenumfangsseite als N-Pol definiert; außerdem weist der ringförmige Permanentmagnet 20 aus einer radialen Richtung gesehen als Ganzes eine Zweipolstruktur mit N und S in der Umfangsrichtung auf.
  • Wie in 4A und 4B veranschaulicht ist, ist der Rotor 10 so beschaffen, dass der Rotor 10 in Dickenrichtung das durch den Gehäusekörper 51 und durch die Abdeckung 52 ausgebildete Gehäuse 50 durchdringt, wobei sich der ringförmige Permanentmagnet 20, der an seiner Außenumfangsoberfläche befestigt ist, innerhalb des Gehäuses 50 befindet. Das Gehäuse 50 ist aus einem nichtmagnetischen Material wie etwa aus einem Harz-(Kunststoff-)Material hergestellt und durch ein Element (nicht veranschaulicht), das in Bezug auf das Drehelement, das ein Erfassungsobjekt ist, ein feststehendes Element ist, gehalten. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse 50 in derselben Weise wie das Gehäuse 105 des Drehwinkelsensors gemäß dem herkömmlichen Beispiel aus Polyamid (linearer Ausdehnungskoeffizient: 4 bis 7·10–5°C–1 [Mittelwert: 5,5·10–5°C–1]) hergestellt.
  • Wie in 3A veranschaulicht ist, ist an der Seitenoberfläche des Gehäusekörpers 51 ein Verbindungsabschnitt 53 ausgebildet, bei dem Anschlüsse 53a freigelegt sind. Jeder der Anschlüsse 53a ist über einen Draht, der den Gehäusekörper 51 und ein Substrat 31, an dem die Hall-IC 30 befestigt ist, verbindet, mit der Hall-IC 30 verbunden, was ein Ausgangssignal von der Hall-IC 30 nach außen auszugeben ermöglicht.
  • Wie in 4A veranschaulicht ist, ist an der Außenkante an der Seite der Abdeckung 52 einer Außenumfangswand 51a des Gehäusekörpers 51 ein Einlegeabschnitt 51b in der Weise ausgebildet, dass der Einlegeabschnitt 51b in eine über den gesamten Umfang entlang der Peripherie der Abdeckung 52 vorgesehene passende Wand 52a eingepasst ist, was den Gehäusekörper 51 und die Abdeckung 52 miteinander zu kombinieren ermöglicht.
  • In einem untersten Abschnitt 51c des Gehäusekörpers 51 ist eine Öffnung 51d zum Einführen des Rotors 10 ausgebildet, wobei der Durchmesser R1 der Öffnung 51d größer als der Durchmesser R2 des Rotors 10 und kleiner als der Durchmesser R3 des ringförmigen Permanentmagneten 20 eingestellt ist. Außerdem ist in der Abdeckung 52 eine Öffnung 52b zum Einführen des Rotors 10 ausgebildet, wobei der Durchmesser R4 der Öffnung 52b derselbe wie der Durchmesser R1 der Öffnung 51d in dem Gehäusekörper 51 ist.
  • Ferner ist an dem unteren Abschnitt 51c des Gehäusekörpers 51 an einer von der Kante der Öffnung 51d beabstandeten Stelle eine zylinderförmige Führungsröhre 54 in der Weise ausgebildet, dass die Führungsröhre 54 die Außenumfangsoberfläche des innerhalb des Gehäuses 50 angeordneten ringförmigen Permanentmagneten 20 umgibt, wobei von der Außenumfangsoberfläche ein bestimmter Zwischenraum Ls ausgebildet ist. In dem unteren Abschnitt 51c des Gehäusekörpers 51 ist eine Rille 51g mit einer Form, die aus der axialen Richtung gesehen an die Führungsröhre 54 angepasst ist, so ausgebildet, dass die untere Kante der Führungsröhre 54 so in die Rille 51g eingeführt ist, dass sie an dem Gehäusekörper 51 befestigt ist.
  • Wie in 4B veranschaulicht ist, ist die Höhe H3 der Führungsröhre 54 in der axialen Richtung größer als die Höhe H2 in der axialen Richtung der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42) eingestellt, während ihre Dicke W3 in der radialen Richtung so ausgebildet ist, dass sie über den gesamten Umfang gleich ist. Die Führungsröhre 54 ist aus einem Harzmaterial mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Harzmaterial, das das Gehäuse 50 bildet, hergestellt und weist eine höhere Steifigkeit als das obige Material auf. Solche Harzmaterialien enthalten z. B. Polyphenylensulfid (PPS) (linearer Ausdehnungskoeffizient: 2 bis 4·10–5°C–1 [Mittelwert: 3,0·10–5°C–1]) und Polyetheretherketon (PEEK) (linearer Ausdehnungskoeffizient: 2 bis 5·10-5°C–1 [Mittelwert: 3,5·10–5°C–1]).
  • Wenn die Führungsröhre 54 aus einem Material hergestellt ist, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient kleiner als der des Gehäuses 50 ist, ist das Ausmaß der Ausdehnung oder der Zusammenziehung der Führungsröhre 54 selbst dann kleiner als das des Gehäuses 50, wenn sich das Gehäuse 50 wegen Wärme ausdehnt oder zusammenzieht. Dadurch ist ein Betrag der Bewegung der an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigten Magnetflusssammeljoche 40, der in Übereinstimmung mit der Ausdehnung oder der Zusammenziehung der Führungsröhre 54 auftritt, klein; somit wird auch die Bewegung (Ortsverlagerung) der Magnetflusssammeljoche 40, die wegen der Temperatur auftritt, unterdrückt, was die Änderung der Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 40, die mit der Bewegung der Magnetflusssammeljoche 40 auftritt, zu unterdrücken ermöglicht. Im Folgenden wird eine Beschreibung in Bezug auf die Steifigkeit gegeben.
  • Wie in 3B veranschaulicht ist, weisen die Magnetflusssammeljoche 41 bzw. 42 aus der axialen Richtung gesehen Halbkreisformen auf, die zueinander gleich sind. Jedes der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 ist aus einem Stahlmaterial hergestellt. Die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 werden dadurch erhalten, dass ein ringförmiges Magnetflusssammeljoch mit einer bestimmten Breite W2 aus der axialen Richtung gesehen durch eine Durchmesserlinie (180°-Positionen in Umfangsrichtung) in zwei Teile geteilt wird. Die Spalte 43 und 44 werden durch Ausschneiden in Umfangsrichtung gegenüberliegender Flächen zwischen den zwei durch die Teilung erhaltenen Halbkreisabschnitten ausgebildet.
  • Wie in 4B gezeigt ist, sind die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 ohne einen Zwischenraum an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt und innerhalb eines zwischen der Außenumfangswand 51a und der Führungsröhre 54 ausgebildeten Raums S angeordnet. In diesem Fall sind die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 in der Weise an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt, dass die obere Oberfläche 20a auf der Seite der Abdeckung 52 des ringförmigen Permanentmagneten 20, der innerhalb des Gehäuses 50 angeordnet ist, und die oberen Oberflächen 41a und 42a auf der Seite der Abdeckung 52 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 auf der gleichen Höhe angeordnet sind.
  • Die Höhe H2 in der axialen Richtung der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 ist höher als die Höhe H1 in der axialen Richtung des ringförmigen Permanentmagneten 20 eingestellt (H1 < H2), sodass der ringförmige Permanentmagnet 20 in den Bereich der Höhe H2 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 aus der radialen Richtung gesehen eingepasst ist.
  • Ferner ist die Höhe H2 in der axialen Richtung der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 auf der Grundlage von Ergebnissen experimenteller Messungen optimal eingestellt, wobei die untere Oberfläche auf der Seite des unteren Abschnitts 51c und die obere Oberfläche auf der Seite der Abdeckung 52 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 in Bezug auf die axiale Richtung eine vertikale ebene Oberfläche bilden.
  • Die Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 aus der axialen Richtung gesehen ist so ausgelegt, dass sie über ihren gesamten Umfang gleich ist, sodass ein Magnetfluss angesichts einer magnetischen Permeabilität eines Materials, das die Magnetflusssammeljoche bildet, und einer Magnetflussdichte des ringförmigen Permanentmagneten 20 innerhalb der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 nicht gesättigt ist.
  • Wie in 4A veranschaulicht ist, ist über den gesamten Umfang an der Innenumfangsoberfläche auf der Seite des unteren Abschnitts 51c der Außenumfangswand 51a des Gehäusekörpers 51 ein Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser ausgebildet. Eine räumliche Entfernung zwischen dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser und der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 ist hier so eingestellt, dass sie etwas schmaler als die Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42) ist, sodass die Magnetflusssammeljoche 40 leicht pressgepasst sind und zwischen der Führungsröhre 54 und dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser angeordnet sind. Somit ist ein Innendurchmesser R5 des Abschnitts 51e mit verringertem Durchmesser so eingestellt, dass die räumliche Entfernung zwischen dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser und der Führungsröhre 54 eine Länge aufweist, die etwas schmaler als die Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42) ist.
  • Wenn die Magnetflusssammeljoche 40 leicht pressgepasst sind, werden die Magnetflusssammeljoche 40, wie in 4B veranschaulicht ist, durch den Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser in Richtung der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet, da die Dicke L in der radialen Richtung des Abschnitts 51e mit verringertem Durchmesser größer als die Dicke Ls in der radialen Richtung der Führungsröhre 54 ist. Dadurch sind die Magnetflusssammeljoche 40 in einem Zustand, in dem sie immer gegen die Führungsröhre 54 gepresst sind, ohne einen Zwischenraum an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt. Dadurch kann die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 über die gesamte Umfangsrichtung konstant sein und kann ein Betrag der Magnetflüsse, die in die Magnetflusssammeljoche 40 abgelenkt werden, stabilisiert werden, was ermöglicht, dass der Drehwinkelsensor 1 eine ausgezeichnete Ausgangskennlinie bereitstellt.
  • Ferner gibt es dann, wenn sich der Gehäusekörper 51 zusammenzieht, keine Befürchtung, dass zwischen den Magnetflusssammeljochen 40 und der Führungsröhre 54 sofort ein Zwischenraum auftreten kann, da es in einer Schrumpfzugabe des Abschnitts 51e mit verringertem Durchmesser einen Spielraum um so viel gibt, wie die Magnetflusssammeljoche 40 leicht pressgepasst worden sind. Andererseits gibt es dann, wenn sich das Gehäuse 50 ausdehnt, obgleich die Magnetflusssammeljoche 40 durch eine stärkere Kraft von dem ausgedehnten Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser in Richtung der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet werden, keine Befürchtung, dass die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 wegen Verformung der Führungsröhre 54 drastisch geändert werden kann, da die Führungsröhre 54 wie oben beschrieben aus einem Harzmaterial mit einer hohen Steifigkeit wie etwa PPS und PEEK hergestellt ist.
  • Falls die Dicke W3 der Führungsröhre 54 einfach dünn gemacht wird, wird die Haltbarkeit der Röhre 54 verschlechtert, da die Röhre 54 immer einer Belastung von den Magnetflusssammeljochen 40 ausgesetzt ist. Falls die Führungsröhre 54 dagegen aus einem Harzmaterial mit einer hohen Steifigkeit hergestellt wird, kann die Dicke W3 innerhalb des Bereichs, in dem ihre Haltbarkeit nicht beeinträchtigt wird, dünn gemacht werden. Dementsprechend kann die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 dünn gemacht werden, sofern die Dicke W3 dünn gemacht wird, sodass ein Betrag der in die Magnetflusssammeljoche 40 abgelenkten Magnetflüsse erhöht werden kann, wobei die Diffusion der Magnetflüsse verhindert wird, was den Drehwinkelsensor 1 in Bezug auf seine Ausgangskennlinien zu verbessern und ihn zu miniaturisieren ermöglicht.
  • Wie in 4B veranschaulicht ist, ist die Höhe H4 der Innenumfangsseite des Abschnitts 51e mit verringertem Durchmesser kleiner als die Höhe H2 der Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42) eingestellt, sodass der Widerstand, der auftritt, wenn die Joche 41 und 42 leicht pressgepasst werden, und eine Spannung, der der Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser durch die Joche 41 und 42, die somit leicht pressgepasst werden, ausgesetzt wird, durch Einstellen einer Kontaktfläche zwischen dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser und den Jochen 41 und 42 eingestellt werden. Ferner ist die obere Kante auf der Seite der Abdeckung 52 des Abschnitts 51e mit verringertem Durchmesser so ausgelegt, dass sie eine abgeschrägte Oberfläche 51f aufweist, deren Höhe auf der Seite des Innendurchmessers kleiner als auf der Seite ihres Außendurchmessers ist, sodass der Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser als eine Führung dient, wenn die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 leicht pressgepasst werden.
  • Wie in 3B veranschaulicht ist, sind die Hall-ICs 30 mit linearer Ausgangsgröße, die magnetempfindliche Elemente sind, in den Spalten 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 angeordnet. Die Hall-IC 30 gibt ein Signal in Übereinstimmung mit einem Betrag der durch sie gehenden Magnetflüsse aus.
  • Wie in 3A veranschaulicht ist, weist das Substrat 31 eine Form auf, die außerhalb der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 angepasst werden kann und in der Passlöcher 32 ausgebildet sind. Die Passlöcher 32 sind so ausgelegt, dass die an dem Substrat 31 befestigten Hall-ICs 30 in den Spalten 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 genau angeordnet werden, indem sie von an dem Gehäusekörper 51 ausgebildeten Passvorsprüngen 56 durchdrungen werden, wenn das Substrat 31 an dem Gehäusekörper 51 angebracht wird.
  • In dem Drehwinkelsensor 1 mit einer solchen Struktur geht der durch den ringförmigen Permanentmagneten 20 erzeugte Magnetfluss durch die Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42). Wenn sich hier der ringförmige Permanentmagnet 20 zusammen mit dem Rotor 10 dreht, ändert sich ein Verhältnis eines Betrags der Magnetflüsse, die durch die Spalte 43 und 44 gehen, wo die Hall-ICs 30 angeordnet sind, zu einem Betrag der Magnetflüsse, die nicht durch die Spalte 43 und 44 gehen, wobei die Hall-ICs 30 in Übereinstimmung mit den Drehwinkeln des ringförmigen Permanentmagneten 20 andere erfasste Werte ausgeben. Da der Drehwinkel des ringförmigen Permanentmagneten 20 auf der Grundlage eines durch die Hall-IC 30 erfassten Werts bestimmt werden kann, kann somit ein zu erfassender Drehwinkel des zu erfassenden Elements (des Rotors 10) spezifiziert werden. Da die Magnetflusssammeljoche 40 an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt sind, die aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse 50 hergestellt ist, ist hier das Ausmaß der Ausdehnung oder der Zusammenziehung der Führungsröhre 54, wenn sich das Gehäuse 50 wegen Wärme ausdehnt oder zusammenzieht, klein; somit ist ein Betrag der Bewegung der Joche 40, die in Übereinstimmung mit der Ausdehnung oder mit der Zusammenziehung der Führungsröhre 54 auftritt, ebenfalls klein. Dadurch kann die Bewegung der Magnetflusssammeljoche 40 wegen Temperatur und Änderung der Spalte 43 und 44 der Joche 40, die der oben erwähnten Bewegung zugeordnet ist, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Magnetflusssammeljoche 40 in das Gehäuse eingebettet sind, unterdrückt werden.
  • Hierbei entsprechen die Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42) in der Ausführungsform dem ringförmigen Joch in der vorliegenden Erfindung, die Hall-IC 30 dem magnetempfindlichen Element und die Führungsröhre 54 der röhrenförmige Wand.
  • Wie oben festgestellt wurde, ist der Drehwinkelsensor 1 gemäß der Ausführungsform ein Drehwinkelsensor 1, in dem der ringförmige Permanentmagnet 20 so vorgesehen ist, dass er mit dem Rotor 10, der mit dem zu erfassenden Element verbunden ist, einteilig drehbar ist, wobei die Magnetflusssammeljoche 40 (41, 42) die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten 20 mit einem bestimmten Zwischenraum umgeben, der zwischen der Außenumfangsoberfläche und den Jochen 40 ausgebildet ist, wobei die in den Spalten 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 40 angeordneten Hall-ICs 30 innerhalb des durch den Gehäusekörper 51 und durch die Abdeckung 52 gebildeten Gehäuses 50 angeordnet sind. In dem Gehäusekörper 51 ist die Führungsröhre 54 vorgesehen, die die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten 20 umgibt, wobei ein bestimmter Zwischenraum Ls ausgebildet ist. Die Führungsröhre 54 ist aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse 50 hergestellt und die Magnetflusssammeljoche 40 sind an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt. Bei dieser Struktur ist das Ausmaß der Ausdehnung oder der Zusammenziehung der Führungsröhre 54, die wegen der Temperatur auftritt, kleiner als das des Gehäuses 50, da die Führungsröhre 54 aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse 50 hergestellt ist. Folglich ist ein Betrag der Bewegung der an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigten Magnetflusssammeljoche 40, die in Übereinstimmung mit der Ausdehnung oder mit der Zusammenziehung der Führungsröhre 54 auftritt, ebenfalls klein. Dadurch werden eine Bewegung der Magnetflusssammeljoche 40, die wegen der Temperatur auftritt, und eine Änderung der Spalte 43 und 44 zwischen den Jochen 40, die im Zusammenhang mit der Bewegung der Joche auftritt, im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel, in dem die Magnetflusssammeljoche in das Gehäuse eingebettet sind, unterdrückt und klein; somit kann die Änderung der Ausgangsgrößen der Hall-IC 30, die wegen der Temperatur auftritt, unterdrückt werden, was die Ausgangskennlinien des Drehwinkelsensors 1 zu verbessern ermöglicht. Da die Magnetflusssammeljoche 40 nicht vollständig in das Gehäuse 50 eingebettet sind und die Anzahl der darin einzubettenden Teile klein ist, wird darüber hinaus die Anzahl der Abschnitte, die eine strenge Maßprüfung benötigen, klein. Somit wird die Anzahl der Produktionsprozesse des Drehwinkelsensors 1 verringert, was zur Kostensenkung beiträgt.
  • Ferner ist an der Innenumfangsoberfläche der Außenumfangswand 51a des Gehäusekörpers 51 der Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser ausgebildet. Der Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser ist so ausgelegt, dass die räumliche Entfernung zwischen dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser und der Führungsröhre 54 etwas kleiner als die Breite W2 der Magnetflusssammeljoche 40 ist, wobei die Joche 40 zwischen der Führungsröhre 54 und dem Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser leicht pressgepasst werden können. Bei dieser Struktur werden die Magnetflusssammeljoche 40 ohne einen Zwischenraum an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt, indem sie durch den Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser in Richtung der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet werden, sodass die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 über die gesamte Umfangsrichtung konstant gehalten werden kann. Dementsprechend kann ein Betrag der in die Magnetflusssammeljoche 40 abgelenkten Magnetflüsse stabilisiert werden, was ermöglicht, dass der Drehwinkelsensor 1 ausgezeichnete Ausgangskennlinien bereitstellt. Ferner besteht selbst dann, wenn sich der Gehäusekörper 51 zusammenzieht, keine Befürchtung, dass die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 wegen sofortiger Bewegung der Joche 40 in der Richtung von der Führungsröhre 54 weg drastisch geändert werden kann, da es einen Spielraum in einer Schrumpfzugabe des Abschnitts 51e mit verringertem Durchmesser gibt, der so groß ist, wie die Joche 40 leicht pressgepasst werden. Darüber hinaus werden selbst dann, wenn sich der Gehäusekörper 51 wegen Wiederholung der Ausdehnung und der Zusammenziehung etwas zusammenzieht, die Magnetflusssammeljoche 40 nicht von der Führungsröhre 54 beabstandet, bevor sich der Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser über den oben erwähnten Spielraum der Schrumpfzugabe hinaus zusammenzieht, was die Haltbarkeit des Drehwinkelsensors 1 zu verbessern ermöglicht. Da die Magnetflusssammeljoche 40 durch den Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser in Richtung der Seite der Führungsröhre 54 vorbelastet werden, ist hier die Führungsröhre 54 immer einer Belastung von den Jochen 40 ausgesetzt. Wenn die Führungsröhre 54 aus einem Material mit einer hohen Steifigkeit wie etwa PPS und PEEK hergestellt ist, kann die Dicke Ls in der radialen Richtung der Führungsröhre 54 in Übereinstimmung mit der Steifheit dünn gemacht werden. Da die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 in diesem Fall kleiner ist, geht ein größerer Betrag des Magnetflusses durch die Joche 40. was ermöglicht, dass der Drehwinkelsensor 1 ausgezeichnete Ausgangskennlinien bereitstellt.
  • Darüber hinaus ist die Führungsröhre 54 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt, sodass der Magnetfluss nicht in die Führungsröhre 54 abgelenkt wird, sodass ein Betrag der durch die Magnetflusssammeljoche 40 gehenden Magnetflüsse stabilisiert wird, was ermöglicht, dass der Drehwinkelsensor 1 ausgezeichnete Ausgangskennlinien bereitstellt.
  • Ferner sind die Hall-ICs 30 so ausgelegt, dass sie in den durch Teilen des ringförmigen Jochs in zwei Teile entlang einer Durchmesserlinie ausgebildeten Spalten 43 und 44 angeordnet sind. Bei dieser Struktur sind die Spalte 43 und 44 in 180°-Positionen in der Umfangsrichtung angeordnet; und somit können bei Bedarf Signalausgangsgrößen erzeugt werden, die jeweils dieselbe Phase oder zueinander entgegengesetzte Phasen aufweisen, wenn die Hall-IC 30 in jedem der Spalte 43 und 44 angeordnet ist. Da der Drehwinkel auf der Grundlage der Ausgangsgrößen der in jedem der Spalte 43 und 44 angeordneten Hall-ICs 30 erfasst wird, kann ferner die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkelsensors 1 verbessert werden.
  • In der oben erwähnten Ausführungsform ist der Fall beschrieben worden, in dem die Führungsröhre 54 aus einem Harzmaterial hergestellt ist; allerdings kann die Führungsröhre aus einem Nichteisenmetallmaterial wie etwa Aluminium (linearer Ausdehnungskoeffizient: 2,3·10–5°C–1), Kupfer (linearer Ausdehnungskoeffizient: 1,7·10–5°C–1) und rostfreier Stahl (linearer Ausdehnungskoeffizient: 1,7·10–5°C–1) hergestellt sein, sofern das Material nicht durch Magnetismus beeinflusst wird und eine hohe Festigkeit aufweist. Diese sind Nichteisenmetallmaterialien mit einer ausgezeichneten Verarbeitbarkeit und können leicht die Führungsröhre 54 ausbilden, deren Dicke W3 in der radialen Richtung dünn ist und in Umfangsrichtung über den gesamten Umfang gleichbleibend ist. Eine aus einem solchen Nichteisenmetallmaterial hergestellte Führungsröhre ist im Vergleich zu einer aus einem Harzmaterial mit einer hohen Steifigkeit hergestellten Führungsröhre selbst dann nicht brüchig, wenn die Dicke W3 in der radialen Richtung dünn ist, sodass eine Führungsröhre mit ausgezeichneter Haltbarkeit erhalten werden kann.
  • Da Aluminium und bzw. rostfreier Stahl kleine lineare Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist hier somit das Ausmaß der wegen der Temperatur auftretenden Ausdehnung oder Zusammenziehung einer aus Aluminium oder rostfreiem Stahl hergestellten Führungsröhre unter den oben erwähnten Nichteisenmetallmaterialien kleiner als das einer aus einem Harzmaterial hergestellten Führungsröhre. Dementsprechend kann in der Führungsröhre, die aus Aluminium oder rostfreiem Stahl hergestellt ist, die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 im Vergleich zu dem Fall, in dem die aus einem Harzmaterial hergestellte Führungsröhre angenommen wird, annähernd konstant gehalten werden. Darüber hinaus kann die Änderung der Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 40, die wegen der Temperatur auftritt, unterdrückt werden. Wenn eine Führungsröhre mit einer Zylinderform aus einem Nichteisenmetallmaterial hergestellt ist, kann die Führungsröhre eine mit einer ausgezeichneten Ausgleichskraft gegen Verwindung sein; und somit wird die Führungsröhre nach der Verwindung des Gehäuses 50 selbst dann nicht stark verwunden, wenn das Gehäuse 50 der Verwindung ausgesetzt wird. Somit kann die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 auch in diesem Fall annähernd konstant gehalten werden, was eine Änderung der räumlichen Entfernung der Spalte 43 und 44 zu unterdrücken ermöglicht.
  • Selbst wenn sich die Führungsröhre 54 innerhalb des Gehäuses 50 wegen der Ausdehnung oder der Zusammenziehung des Gehäuses 50 bewegt, bewegen sich ferner die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 einteilig mit der Führungsröhre 54, da die Joche 41 und 42 an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigt sind, in der kaum eine Deformation auftritt. Somit wird wenigstens die räumliche Entfernung der Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 annähernd konstant gehalten, was ermöglicht, dass die Ausgangskennlinien des Drehwinkelsensors 1 nicht stark beeinflusst werden.
  • 5A und 5B sind graphische Darstellungen, die die Ausgangskennlinien (Nichtlinearität) veranschaulichen: des Drehwinkelsensors gemäß der in 4A und 4B veranschaulichten Ausführungsform, in der die Magnetflusssammeljoche 40 an der Außenumfangsoberfläche 54a der aus Aluminium hergestellten Führungsröhre 54 befestigt sind; und des Drehwinkelsensors gemäß dem herkömmlichen Beispiel, in dem die Magnetflusssammeljoche in ein Harzmaterial, das den Gehäusekörper bildet, eingebettet sind.
  • Anhand von 3B ist hier die Stellung des ringförmigen Permanentmagneten 20 in 5A und 5B ein Drehwinkel von 0°, wenn eine Linie (eine Gerade Y senkrecht zu einer Linie X, die gegenüberliegende Flächen jedes Endes der Magnet-Halbkreisabschnitte 21 und 22 verbindet), die den N-Pol und den S-Pol des ringförmigen Permanentmagneten 20 verbindet, durch jeden der Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 geht. Ferner ist die Stellung des Magneten 20 in 5A und 5B ein Drehwinkel von 100°, wenn der ringförmige Permanentmagnet 20 aus der in 3B veranschaulichten Stellung um 100° in Uhrzeigerrichtung gedreht worden ist.
  • In 5A und 5B ist in einem Erfassungsbereich, der innerhalb des Bereichs von 0° bis 100° eingestellt ist, eine Linie, die eine theoretische Ausgangsspannung der Hall-IC 30, wenn eine Winkelstellung des ringförmigen Permanentmagneten 20 in der unteren Grenzstellung in dem Erfassungsbereich ist, und ihre theoretische Ausgangsspannung. wenn die Winkelstellung der Hall-IC 30 auf die obere Grenzstellung in dem Gebiet eingestellt ist, verbindet, als eine ideale Gerade eingestellt; und ist eine Nichtlinearität (Abweichung % FS) einer tatsächlichen Ausgangsspannung der Hall-IC gegenüber der idealen Geraden bei jeder Winkelstellung innerhalb des Erfassungsbereichs veranschaulicht. 5A veranschaulicht hier eine Hysterese, d. h. die Nichtlinearität (% FS), bei jedem Drehwinkel des Drehwinkelsensors gemäß der Ausführungsform und 5B veranschaulicht dasselbe für den Drehwinkelsensor gemäß dem herkömmlichen Beispiel.
  • In dem Drehwinkelsensor gemäß der Ausführungsform ist in Übereinstimmung mit den gesamten Temperaturumgebungen von tiefer Temperatur (–40°C) bis zu hoher Temperatur (+135°C) annähernd dieselbe Nichtlinearität gezeigt, was keine starke Differenz zwischen jeder Temperatur zeigt. Andererseits zeigen die Ergebnisse in dem Drehwinkelsensor gemäß dem herkömmlichen Beispiel, dass seine Nichtlinearität stark von der Temperatur abhängt. Dementsprechend ist bestätigt worden, dass der Drehwinkelsensor gemäß der Ausführungsform im Vergleich zu dem des herkömmlichen Beispiels stabilere Ausgangsgrößen bereitstellt, ohne stark durch die Temperatur beeinflusst zu werden.
  • Wie oben festgestellt wurde, kann die aus einem Nichteisenmetallmaterial wie etwa Aluminium, Kupfer und rostfreiem Stahl hergestellte Führungsröhre 54 leicht mit einer Dicke ausgebildet werden, die kleiner als die aus einem Harzmaterial hergestellte Führungsröhre und gleichbleibend über die gesamte Umfangsrichtung ist. Außerdem weist ein Metallmaterial einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten und ein kleines Ausmaß der Ausdehnung oder Zusammenziehung wegen der Temperatur auf, sodass die räumliche Entfernung C zwischen den an der Außenumfangsoberfläche 54a der Führungsröhre 54 befestigten Magnetflusssammeljochen 40 und dem ringförmigen Permanentmagneten 20 über die gesamte Umfangsrichtung annähernd konstant gehalten werden kann und die räumlichen Entfernungen der Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 40 unter einer Temperaturumgebung, bei der sich das Gehäuse 50 stark ausdehnt oder zusammenzieht, ebenfalls annähernd konstant gehalten werden kann. Somit kann ein Drehwinkelsensor erhalten werden, der stabilere Ausgangskennlinien bereitstellen kann, ohne durch eine Temperaturdifferenz beeinflusst zu werden.
  • In der oben erwähnten Ausführungsform ist beispielhaft der Fall beschrieben worden, in dem der Abschnitt 51e mit verringertem Durchmesser über dem gesamten Umfang der Innenumfangsoberfläche der Außenumfangswand 51a des Gehäusekörpers 51 ausgebildet ist. Allerdings kann der Abschnitt mit verringerten Durchmesser entlang der Innenumfangsoberfläche des Gehäusekörpers 51 mit einem bestimmten Zwischenraum ausgebildet werden, der zwischen der Führungsröhre 54 und dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser ausgebildet wird, sofern die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 zwischen dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser und der Führungsröhre 54 gehalten werden können. Auch bei dieser Struktur können dieselben Wirkungen wie in der oben erwähnten Ausführungsform erhalten werden. Da eine Kontaktfläche zwischen den Magnetflusssammeljochen 40 und dem Gehäusekörper 51 durch diese Struktur begrenzt ist, kann ferner eine Ortsverlagerung der Magnetflusssammeljoche 40, die wegen einer Belastung auftritt, falls sie in dem Gehäusekörper 51 stattfindet, im Vergleich zu dem Fall, in dem der Abschnitt mit verringertem Durchmesser über den gesamten Umfang der Innenumfangsoberfläche ausgebildet ist, unterdrückt werden. Dementsprechend kann ein Drehwinkelsensor erhalten werden, dessen Ausgangskennlinien durch die Belastung kaum beeinflusst werden.
  • Ferner können die Magnetflusssammeljoche 40 nur an der Führungsröhre 54 durch ein Klebemittel usw. befestigt werden, sodass die Joche 40 nicht in Kontakt mit dem Gehäusekörper 51 stehen, der durch die Außentemperatur beeinflusst wird. Bei dieser Struktur kann die räumliche Entfernung C zwischen dem ringförmigen Permanentmagneten 20 und den Magnetflusssammeljochen 40 annähernd konstant gehalten werden, ohne stark geändert zu werden, selbst wenn sich das Gehäuse 50 wegen Wärme ausdehnt oder zusammenzieht, wobei demzufolge ein Drehwinkelsensor erhalten werden kann, der stabilere Ausgangskennlinien bereitstellen kann.
  • Ferner ist in der oben erwähnten Ausführungsform beispielhaft der Fall, beschrieben worden, in dem der Rotor und der ringförmige Permanentmagnet dadurch, dass der ringförmige Permanentmagnet an der Außenumfangsoberfläche des Rotors ausgebildet ist, zu einem Teil integriert sind; allerdings kann angenommen werden, dass ein Rotor, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, magnetisiert wird, sodass der Rotor selbst eine Zweipolstruktur mit N und S in der Umfangsrichtung als Ganzes aufweist.
  • 6A ist eine schematische Darstellung, die einen in 3B veranschaulichten Zustand der in dem Spalt 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 angeordneten Hall-IC 30, von der Querseite des Gehäusekörpers 51 aus gesehen, veranschaulicht; und 6B ist eine Ansicht, die eine Abwandlung davon veranschaulicht.
  • Wie in 3A veranschaulicht ist, sind in der oben erwähnten Ausführungsform die an dem Substrat 31 befestigten Hall-ICs 30 so ausgelegt, dass sie sich in den Spalten 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 befinden, indem sie die auf der Seite des Gehäuses 50 ausgebildeten Passvorsprünge 56 durch die in dem Substrat 31 ausgebildeten Passlöcher 32 durchdringen, wenn das Substrat 31 an dem Gehäusekörper 51 angebracht wird. Wie in 6A veranschaulicht ist, wird somit eine Breite D des Spalts 43 so bestimmt, dass sie größer ist, damit die Anordnung der Hall-ICs 30 in den Spalten 43 und 44 angesichts von Änderungen des Durchmessers B des Passvorsprungs 56, des Durchmessers C des Passlochs 32, der Entfernung A zwischen der an dem Substrat 31 befestigten Hall-IC 30 und dem Passvorsprung 56, einer Dicke E der Hall-IC 30 oder dergleichen und Ortsverlagerungen der Magnetflusssammeljoche 41 und 42 nicht gestört wird.
  • Wenn die Führungsröhre 54 aus einem Nichteisenmetallmaterial mit einem kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt wird, wird hier die Führungsröhre 54 zu einer solchen, in der eine Belastung oder Verwindung wegen der Verformung kaum auftritt. In diesem Fall kann eine Ortsverlagerung der an der Außenumfangsoberfläche der Führungsröhre 54 befestigten Magnetflusssammeljoche 41 und 42 unterdrückt werden. Da das Substrat 31 eine Form aufweist, die über die Außenumfangsoberfläche der Führungsröhre 54 passt, kann die Führungsröhre 54 ferner für die Passung der Hall-IC 30 verwendet werden.
  • Wie in 6B veranschaulicht ist, können somit der Passvorsprung 56 und das Passloch 32, die für die Passung verwendet werden, weggelassen werden. In dem Fall kann die Breite D der Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 nur angesichts der Änderungen der Dicke E der Hall-IC 30 oder dergleichen ohne Beachtung der oben erwähnten Änderungen des Durchmessers B des Passvorsprungs 56, des Durchmessers C des Passlochs 32 und der Entfernung A zwischen der an dem Substrat 31 befestigten Hall-IC 30 und dem Passvorsprung 56 bestimmt werden.
  • Dadurch kann die Breite D der Spalte 43 und 44 im Vergleich zu dem Fall, in dem der Ort unter Verwendung des Passvorsprungs 56 bestimmt wird, kleiner eingestellt werden; im Ergebnis kann die Diffusion der durch die Magnetflusssammeljoche 41 und 42 gehenden Magnetkräfte (Magnetflüsse) unterdrückt werden, um die durch die Hall-IC 30 gehenden Magnetkräfte zu erhöhen, was die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkelsensors zu verbessern ermöglicht.
  • Wie oben festgestellt wurde, können bei der Struktur, in der die Führungsröhre 54 aus einem Nichteisenmetallmaterial wie etwa Aluminium hergestellt ist und die Hall-IC 30 an dem Substrat 31 befestigt ist, das so angeordnet ist, dass es über die Außenumfangsoberfläche der Führungsröhre 54 angepasst ist, der auf der Seite des Gehäuses 50 ausgebildete Passvorsprung 56 und das in dem Substrat 31 ausgebildete Passloch 32 weggelassen werden.
  • Damit können die Spalte 43 und 44 zwischen den Magnetflusssammeljochen 41 und 42 kleiner ausgelegt werden und daher die durch die in den Spalten 43 und 44 angeordneten Hall-ICs 30 gehenden Magnetkräfte erhöht werden, was die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkelsensors zu verbessern ermöglicht. Darüber hinaus kann die Anzahl der Produktionsprozesse eines Drehwinkelsensors verringert werden, was zur Kostensenkung beiträgt.
  • Wenn der Passvorsprung 56 und das Passloch 32 weggelassen werden, können an der oberen Kantenfläche auf der Seite der Abdeckung 52 der Magnetflusssammeljoche 41 und 42, die einander über den Spalt gegenüberliegen, wie in 6B durch punktierte Linien veranschaulicht ist, geneigte Oberflächen 41b und 42b ausgebildet werden, sodass die Hall-IC 30 leicht in den Spalt eingeführt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2003-194580 [0002]

Claims (5)

  1. Drehwinkelsensor, in dem: ein ringförmiger Permanentmagnet so vorgesehen ist, dass er mit einem zu erfassenden Element einteilig drehbar ist; ringförmige Joche die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten umgeben, wobei zwischen der Außenumfangsoberfläche und den ringförmigen Jochen ein bestimmter Zwischenraum ausgebildet ist; und innerhalb eines Gehäuses ein magnetempfindliches Element angeordnet ist, das in einem Spalt angeordnet ist, der zwischen den ringförmigen Jochen ausgebildet ist, wobei in dem Gehäuse eine röhrenförmige Wand ausgebildet ist, die die Außenumfangsoberfläche des ringförmigen Permanentmagneten umgibt, und wobei die röhrenförmige Wand aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als das Gehäuse hergestellt ist und die ringförmigen Joche an der Außenumfangsoberfläche der röhrenförmigen Wand befestigt sind.
  2. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, bei dem an der Innenumfangsoberfläche der Außenumfangswand des Gehäuses ein Abschnitt mit verringertem Durchmesser ausgebildet ist und die ringförmigen Joche zwischen die röhrenförmige Wand und den Abschnitt mit verringertem Durchmesser eingepasst sind.
  3. Drehwinkelsensor entweder nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, bei dem die röhrenförmige Wand aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist.
  4. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die röhrenförmige Wand aus einem Nichteisenmetallmaterial hergestellt ist.
  5. Drehwinkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das magnetempfindliche Element in einem Spalt angeordnet ist, der durch Teilen des ringförmige Jochs entlang einer Durchmesserlinie in zwei Teile ausgebildet worden ist.
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