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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehcodierer gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Dieser kann insbesondere zum Erfassen eines Drehwinkels
einer Lenkung in einem Servolenksystem und dergleichen eines Fahrzeugs
verwendet werden. Ein Drehcodierer dieses Typs ist aus der US-A-5,491,632 bekannt.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
weiterer herkömmlicher
Drehcodierer R1 wird unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 der Zeichnungen
beschrieben. 9 zeigt eine Schnittdarstellung
der wesentlichen Teile des herkömmlichen
Drehverbinders, 10 zeigt eine Draufsicht auf
eine Schnellschlussmutter von diesem, und 11 zeigt
eine vergrößerte Schnittdarstellung
von wesentlichen Teilen des herkömmlichen
Drehcodierers.
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Unter
Bezugnahme auf die 9 bis 11 wird
nun die Konstruktion des herkömmlichen
Drehcodierers beschrieben. An einem Hauptkörper 100, an dem der
Drehcodierer R1 anzubringen ist, ist ein Zylinder 102 derart
ausgebildet, dass der Zylinder 102 von einem Teil einer
Wand 101 in einer vertieften zylindrischen Formgebung weg
steht. In dem Zylinder 102 ist ein Lager 103 angeordnet,
das aus einem Kugellager mit einer Mehrzahl von Kugeln gebildet ist.
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Im
Zentrum einer Seitenwand des Zylinders 102 ist ein Durchgangsloch 104 mit
kreisförmiger Formgebung
ausgebildet.
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Der
Drehcodierer R1 beinhaltet ein Gehäuse 110, das aus einem
Doppelstapel-Rohrbereich
gebildet ist, eine Welle 120, eine Codeplatte 130 als
Codeelement, das sich zusammen mit der Welle 120 dreht,
ein Hallelement 113, das der Codeplatte 130 gegenüber angeordnet
ist, sowie eine Schnellschlussmutter 140 zum Halten der
Codeplatte 130 in einer derartigen Weise, dass diese nicht
von der Welle 120 herab fällt.
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Das
Gehäuse 110 ist
derart ausgebildet, dass es im Querschnitt allgemein T-förmig ausgebildet ist, und eine Öffnung 111 ist
in seiner Seitenwand (in 9 an der Oberseite) gebildet.
An einer Öffnungsseite
ist der Zylinder durch geeignete Mittel, wie z. B. Löten, fest
an dem Hauptkörper 100 angebracht.
Eine gedruckte Schaltungsplatte 112 in Form einer rechteckigen
Platte ist an der Öffnung 111 in nach
außen
ragender Weise angebracht. An der gedruckten Schaltungsplatte 112 ist
das Hallelement 113 angebracht, während dieses mit einer Erfassungsschaltung
(nicht gezeigt) oder dergleichen verbunden ist, und das Hallelement 113 ist
an der Öffnung 111 angeordnet.
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Die
Welle 120 beinhaltet einen ersten Wellenbereich 121 mit
größerem Durchmesser
sowie einen zweiten Wellenbereich 122 mit kleinerem Durchmesser,
der derart ausgebildet ist, dass er von einem Ende des ersten Wellenbereichs 121 weg
ragt. Der erste Wellenbereich 121 ist durch ein Durchgangsloch 104 des
Zylinders 102 hindurch von dem Lager 103 drehbar
gehalten, und der zweite Wellenbereich 122 befindet sich
im Inneren des Gehäuses 110 und ragt
von dem Zylinder 102 weg.
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Die
Codeplatte 130 ist durch einen Permanentmagneten in Scheibenform
gebildet, und ein Durchgangsloch 131 ist im Zentrum der
Codeplatte ausgebildet. Der zweite Wellenbereich 122 ist
lose in das Durchgangsloch 131 der Codeplatte 130 gepasst,
und die eine Seite der Codeplatte 130 befindet sich in
Berührung
mit einer Endfläche
des ersten Wellenbereichs 121 in Form einer Stufe, die
eine Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenbereich 121 und 122 bildet.
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Eine
Schnellschlussmutter 140 ist aus einer scheibenförmigen Metallplatte
gebildet, und wie in 10 gezeigt ist, weist sie einen
Basiskörper 141 in Form
einer Scheibe sowie drei Zungen 143 auf, die von dem Zentrum
des Basiskörpers 141 weg
ragend ausgebildet sind, indem Kerben 142 auf beiden Seiten
der Zungen ausgebildet sind, und ferner weist sie ein scheibenförmiges Durchgangsloch 144 im
Zentrum des Basiskörpers 141 auf.
Die Schnellschlussmutter 140 mit dieser Konstruktion ist
fest auf den zweiten Wellenbereich 122 gepasst und gegen
die andere Oberfläche
der Codeplatte 130 gedrückt,
um ein Herausfallen der Welle 120 aus der Codeplatte 130 zu
verhindern. Genauer gesagt ist der zweite Wellenbereich 121 in
das Durchgangsloch 144 eingeführt, und der Basiskörper 141 ist
gegen den ersten Wellenbereich 121 gedrückt, und die Codeplatte 130 ist
zwischen der Schnellschlussmutter 140 und dem ersten Wellenbereich 121 angeordnet.
Jede der drei Zungen 143 ist in einer entgegengesetzten
Richtung zu der Drückrichtung
(nach links in 9) gebogen, um fest auf den
zweiten Wellenbereich 102 gepasst zu werden. Durch festes
Aufpassen der Zungen 143 kann die Schnellschlussmutter 140 nicht
in Richtung einer Axiallinie bewegt werden, und auf diese Weise
ist ein Herabfallen der Codeplatte 130 verhindert, und
die Schnellschlussmutter 140 und die Codeplatte 130 drehen
sich zusammen mit der Welle 120.
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Da
der zweite Wellenbereich 122 lose in das Durchgangsloch 131 der
Codeplatte 130 gepasst ist, wie dies in 11 dargestellt
ist, sind das Zentrum C1 des Durchgangslochs 131 und das
Zentrum C2 des zweiten Wellenbereichs 122 in einer zu der
Axiallinienrichtung orthogonalen Richtung versetzt, so dass Positionen
des zweiten Wellenbereichs 122 und der Codeplatte 130 durch
die Schnellschlussmutter 140 bestimmt werden.
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Im
Folgenden wird eine Arbeitsweise des herkömmlichen Drehcodierers R1 beschrieben. Wenn
sich die Welle 120 über
eine Lenkwelle (nicht gezeigt) dreht, dreht sich die Codeplatte 130 zusammen
mit dieser. Das Hallelement 113 erfasst eine Änderung
des Magnetpols, so dass eine auf der gedruckten Schaltungsplatte 112 ausgebildete
Magnetismus-Erfassungsschaltung (nicht gezeigt) einen Erfassungsimpuls
erfasst, der der Drehung der Codeplatte 130 entspricht.
Wenn sich die Welle 120 dreht, während das Zentrum C1 des Durch gangslochs 131 und
das Zentrum C2 des Wellenbereichs 122 voneinander versetzt
sind, dreht sich die Codeplatte 130 entlang einer ellipsenförmigen Kontur,
so dass keine exakte Impulserfassung erzielt werden kann. Ferner wird
ein erfasster Wert für
jeden Drehcodierer R1 verschieden, und aus diesem Grund besteht
ein Problem dahingehend, dass sich der Drehwinkel nicht exakt messen
lässt.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Drehcodierer R1 ist
die Schnellschlussmutter 140 auf den zweiten Wellenbereich 122 gepasst,
wobei sie an einem Ende der Codeplatte 130 positioniert
ist, d. h. sie befindet sich einfach in Berührung mit dem Ende der Codeplatte 130.
Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit,
dass Positionen der Schnellschlussmutter 140 und der Codeplatte 130 relativ
zueinander verlagert werden können. Wenn
eine solche Verlagerung zwischen der Schnellschlussmutter 140 und
der Codeplatte 130 auftritt, sind die zentralen Positionen
C1 und C2 der Schnellschlussmutter 140 bzw. der Codeplatte 130 nicht festgelegt,
und somit dreht sich bei Rotation der Welle 120 die Codeplatte 130 entlang
einer ellipsenförmigen
Kontur, so dass sich ihr Leistungsvermögen verschlechtert. Zum Verhindern
einer derartigen Verlagerung kann die Genauigkeit des Durchgangslochs 131 der
Codeplatte 130 sowie des zweiten Wellenbereichs 122 von
Hand korrigiert werden, jedoch würde dies
zu den Problemen einer reduzierten Massenherstellbarkeit sowie gesteigerten
Kosten führen.
Wenn die Genauigkeit der Größe von beiden
Teilen verbessert wird, führt
dies wiederum zu einer Erhöhung
der Kosten.
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Aus
TOCHTERMANN/BODENSTEIN: „Konstruktionselemente
des Maschinenbaus" 1968, Springer,
Berlin-Heidelberg-New York XP002214113 1 ist ein wellenförmiges Federelement
bekannt, das ein zylindrisches Rohrelement bildet, das zwischen einem
Gehäuse
und einem Wellenelement eingesetzt werden soll.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Drehcodierers,
dessen Codeelement sich bei Rotation einer Welle entlang eines exakten
Kreises bewegt.
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Zur
Lösung
der vorstehend geschilderten Aufgabe weist ein Drehcodierer gemäß der vorliegenden
Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Bodenansicht eines Drehcodierers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei eine Welle, eine untere Abdeckung
oder dergleichen von diesem entfernt sind;
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2 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2 der 1;
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3 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie 3-3 der 1;
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4 eine
Draufsicht auf ein Federelement eines Drehcodierers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Bodenansicht eines Federelements eines Drehcodierers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Schnittdarstellung von wesentlichen Teilen zur Erläuterung
eines Federelements eines Drehcodierers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das für einen Rotor vorgesehen ist;
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7 eine
vergrößerte Schnittdarstellung von
wesentlichen Teilen zur Erläuterung
eines Federelements eines Drehcodierers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
vergrößerte Schnittdarstellung von
wesentlichen Teilen zur Erläuterung
eines Federelements eines Drehcodierers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 eine
Schnittdarstellung von wesentlichen Teilen eines herkömmlichen
Drehcodierers;
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10 eine
Draufsicht auf eine Schnellschlussmutter eines herkömmlichen
Drehcodierers; und
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11 eine
vergrößerte Schnittdarstellung von
wesentlichen Teilen eines herkömmlichen
Drehcodierers.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein
Drehcodierer gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. 1 zeigt eine Bodenansicht eines Drehcodierers
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei eine Welle, eine untere Abdeckung
und dergleichen von diesem entfernt sind, 2 zeigt
eine Schnittdarstellung entlang der Linie 2-2 der 1, 3 zeigt
eine Schnittdarstellung entlang der Linie 3-3 der 1, 4 zeigt
eine Draufsicht auf ein Federelement eines Drehcodierers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, 5 zeigt
eine Bodenansicht des Federelements, 6 zeigt
eine Schnittdarstellung von wesentlichen Teilen zur Erläuterung
eines Federelements eines Drehcodierers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und 7 zeigt
eine vergrößerte Schnittdarstellung
von wesentlichen Teilen zur Erläuterung
eines Federelements eines Drehcodierers gamäß dem ersten Ausführunngsbeispiel
der vorligenden Erfindung.
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Im
Folgenden wird ein Drehcodierer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben,
wobei eine Gehäuseeinrichtung 10 durch
Formen aus Kunstharzmaterial gebildet ist und aus einem Basiskörper 11 sowie
einer unteren Abdeckung 12 in Form einer ringförmigen ebenen
Platte besteht, die durch Schnappverbindung mit dem Basiskörper 11 verbunden
ist.
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Der
Basiskörper 11 beinhaltet
ein rohrförmiges
Gehäuse 11a mit
einer ringförmigen
Wand und hufeisenförmigem
Querschnitt sowie einen Verbinder 11b mit einer schmalen
rechteckigen Formgebung, der von einem seitlichen Rand des Gehäuses 11a nach
außen
wegragt, während
er mit diesem in Verbindung steht. Das Gehäuse 11a ist gebildet
aus einer äußeren Wand 11c mit
größerem Durchmesser, einer
inneren Wand 11d mit kleinerem Durchmesser sowie einer
ebenen plattenförmigen
Wand 11e, die eine Verbindung zwischen der äußeren Wand 11c und
der inneren Wand 11d herstellt und eine Öffnung 11m in
ihrem Zentrum aufweist. Unter Bezugnahme auf 1 bildet
die innere Wand 11d einen Aussparungsbereich 11k,
der zwei in Richtung auf die Seite der äußeren Wand 11c vertiefte
Bereiche aufweist. An dem Verbinder 11b ist ein Aufnahmebereich 11f mit
einer zweistufigen rechteckigen Vertiefung in Richtung auf das Gehäuse 11a ausgebildet.
An einer Grenze zwischen dem Gehäuse 11a und
dem Verbinder 11b ist eine Stufe 11g vorgesehen,
die in Richtung auf den Verbinder 11b erweitert ist, und
eine Zapfenaufnahmeöffnung 11h ist
an einem Rand der äußeren Wand 11c vorgesehen.
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Die
untere Abdeckung 12 ist aus einer ringförmigen ebenen Platte aus Kunstharz
gebildet und ihr zentraler Bereich, der die Öffnung 12b aufweist, ist
ringförmig
vertieft ausgebildet, und ein äußerer Rand
der Abdeckung weist einen Montagefuß 12a auf, an dem
ein Zapfenbereich ausgebildet ist.
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Die
untere Abdeckung 12 ist durch Schnappverbindung an dem
Gehäuse 11a befestigt,
so dass sie eine Öffnungsseite
von diesem bedeckt. Genauer gesagt wird die untere Abdeckung 12 von
der Öffnungsseite
des Gehäuses 11c her
derart aufgesetzt, dass sie in die äußere Wand 11c passt
und durch Eingriff des Zapfenbereichs des Montagefußes 12 in die
Zapfenaufnahmeöffnung 11h in
Schnappverbindung mit dieser Wand gebracht wird.
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Wenn
die untere Abdeckung 12 in Schnappverbindung angebracht
ist, ist ein toroidförmiger
hohler Bereich 11i zwischen der unteren Abdeckung 12 sowie
der inneren und der äußeren Wand 11d bzw. 11c des
Gehäuses 11a gebildet.
Gleichzeitig bilden eine Innenseite der inneren Wand 11d und
die untere Abdeckung 12 eine Aussparung 11j für die Aufnahme.
Die Aussparung 11j liegt in einem Zustand vor, in dem ihre
Oberseite und ihr Boden durch die Öffnungen 11m und 12b geöffnet sind.
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Die
gedruckte Schaltungsplatte 13 ist aus einer starren und
isolierten Basisplatte in Form einer ebenen sektorförmigen Platte
gebildet. Der Verbinder 11b weist vier Anschlüsse 14 auf,
die in einem Winkel von 90° abgebogen
sind. Das eine Ende der Anschlüsse 14 erstreckt
sich in die gedruckte Schaltungsplatte 13 hinein und ist
mit dieser verlötet,
während
ihr anderes Ende in den Aufnahmebereich 11f hinein ragt.
Wie in den 1 und 3 gezeigt
ist, ist an der Innenseite der gedruckten Schaltungsplatte 13 ein
Hallelement 15 als Erfassungselement mit elliptischer Säulenform
durch geeignete Mittel, wie z. B. Löten, in vertikaler Richtung
an der gedruckten Schaltungsplatte 13 angebracht.
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Die
gedruckte Schaltungsplatte 13 ist an der inneren Wand 11d sowie
auf der Stufe 11g angeordnet, und die vier in dem Verbinder 11b versenkten Anschlüsse 14 sind
mit dieser verlötet,
so dass sie in dem Hohlraumbereich 11i des Gehäuses 11a festgelegt
sind. Wie in den 1 und 3 gezeigt
ist, ist das Hallelement 15 innerhalb eines Aussparungsbereichs 11k der
inneren Wand 11d untergebracht und liegt in Richtung auf
die Aussparung 11j frei.
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Ein
Rotor 20 beinhaltet einen Zylinder 22 mit einer
kreisförmigen
Befestigungsöffnung 21 in
dessen Zentrum. Die in dem Zylinder 22 vorgesehene Befestigungsöffnung 21 durchsetzt
diesen in vertikaler Richtung. An dem einen Ende des Zylinders 22 ist ein
ringförmig
vertiefter Verriegelungsbereich 23 ausgebildet.
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Ein
Codeelement 30 ist durch einen Permanentmagneten, wie z.
B. einen plastischen Magneten, mit einer allgemein ringförmigen Gestalt
gebildet. Auf der oberen und der unteren Oberfläche des Codeelements 30 sind
jeweils eine ringförmige
Erhebung 30a ausgebildet. Ein solches Codeelement 30 ist
an dem Rotor 20 durch Einsatzformen angebracht, so dass
es in integraler Weise mit dem Rotor 20 ausgebildet ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Codeelement 30 mittels der
Erhebung 30a verriegelt, und selbst bei Auftreten einer
hohen Zentrifugalkraft aufgrund einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit
ist das Codeelement 30 sicher an dem Rotor 20 gehalten,
wobei das Codeelement 30 und der Rotor 20 eine
höhere
Widerstandsfähigkeit
gegen eine Trennung aufweisen können.
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Der
in integraler Weise mit dem Codeelement 30 ausgebildete
Rotor 20 wird in dem Aussparungsbereich 11j der
Gehäuseeinrichtung 10 derart untergebracht,
dass er der inneren Wand 11d gegenüberliegt. Dabei wird der Rotor 20 derart
positioniert, dass das Codeelement 30 auf der gleichen
Höhe wie das
Hallelement 15 angeordnet ist und ein Teil des Codeelements 30 dem
in der Aussparung 11k untergebrachten Hallelement 15 gegenüberliegt,
wie dies in 3 gezeigt ist.
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Der
in integraler Weise mit dem Codeelement 30 ausgebildete
Rotor 20, die in der vorstehend beschriebenen Weise untergebracht
sind, ist in dem Aussparungsbereich 11j frei drehbar, und
das Hallelement 15 liest Veränderungen bei dem Magnetpol des
sich zusammen mit dem Rotor 20 drehenden Codeelements 30 aus.
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Ein
Federelement 40 besitzt eine Basis 41, die durch
Biegen einer ebenen Metallplatte in eine zylindrische Form gebildet
ist, eine Mehrzahl länglicher
Nuten 41a, die in seitlicher Richtung der Basis 41 auf
der Basis 41 vorgesehen sind, und eine Zunge 42,
die als Erhebung zwischen den länglichen
Nuten 41a ausgebildet ist, sowie einen Eingriffsbereich 45, der
sich von einem seitlichen Rand von einer Seite der Basis 41 unter
Bildung eines Flansches weg erstreckt.
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Die
Zunge 42 ist an beiden Seiten durch die Basis 41 abgestützt und
hat einen Anstiegs- bzw. Rampenbereich 43, der als Abstützbereich
für die Basis 41 wirkt,
sowie einen ebenen Bereich 44, der auf dem oberen Bereich
zwischen den Rampenbereichen 43 gebildet ist und eine relativ
lange Spannweite aufweist.
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Ein
Herstellungsverfahren für
das Federelement 40 sieht Folgendermaßen aus. Wie in den 4 und 5 gezeigt
ist, werden in einem Metallbandmaterial Transportöffnungen 46 und
Langnuten 41a in aufeinander folgender Weise durch einen Stanzvorgang
gebildet, und daran anschließend
wird die Zunge 42 durch Kompression zwischen den Langnuten 41a mittels
einer erwünschten
Vorrichtung, wie z. B. einer Hohlstanzeinrichtung, gebildet. Anschließend wird
einer der seitlichen Ränder
rechtwinklig umgebogen, um den Eingriffsbereich 45 zu bilden.
Nach dem Schneiden des Bandmaterials auf eine gewünschte Länge (mit
quadratischer Formgebung) sowie Biegen der Basis 41 in
eine zylindrische Formgebung ist die Herstellung des Federelements 40,
wie es in 6 gezeigt ist, abgeschlossen.
Das in der vorstehend beschriebenen Weise gebildete Federelement 40 ist
durch Biegen eines quadratischen bzw. eckigen Plattenmaterials in
eine zylindrische Formgebung gebildet.
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Das
Federelement 40 mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion,
wie es in 6 gezeigt ist, wird über einer
gesamten Innenumfangsfläche
der Befestigungsöffnung 21 des
Rotors 20 angebracht, so dass die Basis 41 unter
Biegen in eine zylindrische Gestalt angeordnet ist. Genauer gesagt
gelangt die Basis 41 in Berührung mit der Innenumfangsfläche der
Befestigungsöffnung 21,
und der Eingriffsbereich 45 des Federelements 40 wird
unter Verriegelung mittels des Verriegelungsbereichs 23 des
Rotors 20 angebracht. Ferner handelt es sich bei dem eigentlichen
Federelement 40 um eine Blattfeder, und eine sich nach
außen öffnende
Kraft wird auf die zylindrische Basis 41 ausgeübt, wobei
diese derart wirkt, dass die Basis 41 des Federelements 40 nach
außen gedrückt wird,
während
das Federelement innerhalb der Befestigungsöffnung 21 untergebracht
ist. Das Federelement 40 lässt sich somit sicher in integraler Weise
mit dem Rotor 20 halten.
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Wenn
das Federelement 40 angebracht ist, wie dies in 7 gezeigt
ist, ragt die Zunge 42 in Richtung auf das Zentrum und
befindet sich dabei in einer Position parallel zu einer Rotationsachsenlinie G.
Ferner ist die Zunge 42 dem Codeelement 30 über den
Zylinder 22 des Rotors 40 hinweg gegenüberliegend
angeordnet. Ein Basisbereich 43a des Rampenbereichs 43 ist
dabei in einer Position angeordnet, die sich außerhalb von einem Dickenbereich
A der Rotationsachsenlinie G des Codeelements 30 befindet.
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Die
Welle 50 besteht aus Metall und ist bei der vorliegenden
Erfindung durch gesintertes Metall gebildet. Die Welle 50 weist
eine zylindrische säulenförmige Basis 51,
eine Schutzeinrichtung 52, die aus einem in integraler
Weise mit der Basis 51 ausgebildeten scheibenförmigen Flansch
besteht, sowie ein Durchgangsloch 50a auf, das die Welle
in vertikaler Richtung von dem Basiskörper 51 bis zu der
Schutzeinrichtung 52 durchsetzt und im Zentrum ausgebildet
ist.
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Die
Welle 50 ist mit der Basis 51 durch die Befestigungsöffnung 21 des
Rotors 20 hindurch eingesetzt und unter Biegen der Zunge 42 des
Federelements 40 fest an die Zunge 42 angepasst.
Genauer gesagt wird die Welle 50 von einer Seite des Verriegelungsbereichs 23 des
Rotors 20 her eingeführt
und mit Druck beaufschlagt, bis die Schutzeinrichtung 52 mit
einer Endfläche
des Zylinders 22 des Rotors 20 in Berührung gelangt,
wodurch der ebene Bereich 44 der Zunge 42 nach
außen
gebogen wird (in Richtung des Codeelements 30), so dass
die Welle 50 fest in das Federelement 40 gepasst
ist. Da das Federelement 40 dabei in der Befestigungsöffnung 21 des
Rotors 20 untergebracht ist, bewegt sich die Basis 41 des
Federelements 40 aufgrund der Basis 51 der Welle 50 nicht
in einer zu einer Rotationsachsenlinie G rechtwinkligen Richtung.
Als Ergebnis hiervon wird eine Bewegung des Rotors 20 in
Bezug auf die Welle 50 in einer zu der Rotationsachsenlinie
G rechtwinkligen Richtung gesteuert, so dass sich die Welle 50 im
Zentrum der Befestigungsöffnung 21 befindet.
Der flache Bereich 44 der Zunge 42 hat eine relativ
große Spannweite,
so dass die Welle 50 über
eine große Fläche gehalten
werden kann und dadurch die Haltekraft von dieser erhöht werden
kann. Ferner befindet sich die Schutzeinrichtung 52 in
Berührung
mit dem Rotor 20, so dass eine Neigung des Rotors 20 in
Bezug auf die Rotationsachsenlinie G unterdrückt werden kann.
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Die
Welle 50 ist aus gesintertem Metall hergestellt, so dass
sie ausreichende Festigkeit aufweist und relativ kostengünstig hergestellt
werden kann. Es ist jedoch eine Tendenz vorhanden, dass die Größe eines
Wellendurchmessers individuell variiert, und aus diesem Grund gibt
es Fälle,
in denen ein Spalt zwischen dem Rotor 20 und der Welle
groß oder
klein wird. Wenn das Zentrum der Welle 50 gegenüber dem
Zentrum der Befestigungsöffnung 21 verlagert wird,
wenn sie in die Befestigungsöffnung 21 eingesetzt
und in diese hinein gedrückt
wird, ändert
sich die Position der Zungen 42 in Bezug auf die Befestigungsöffnung 21 nicht,
und die um die Welle 50 herum angeordneten Zungen 42 biegen
sich in gleichmäßiger Weise.
Die Welle 50 wird somit derart korrigiert, dass sie durch
die Zungen 42 zu dem Zentrum verlagert wird, so dass die
Welle 50 im Zentrum der Befestigungsöffnung 21 angeordnet
ist. Ferner sind die Zungen 42 über eine äußere Umfangsfläche der Befestigungsöffnung 21 mit
gleichmäßiger Beabstandung
zu dieser ausgebildet, wobei die Zungen 42 mit einer äußeren Krümmungsfläche der
Basis 51 der Welle 50 im Mittel in Berührung stehen,
so dass auf diese Weise die Position des Zentrums der Welle positiv
festgelegt ist.
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Wenn
unter Bezugnahme auf 7 die Welle 50 in der
vorstehend beschriebenen Weise fest eingepasst ist, wird der ebene
Bereich 44 gebogen, so dass ein Teil des Zylinders 22,
der mit dem Basisbereich 43a des Rampenbereichs 43 in
Berührung steht,
der Drückkraft
ausgesetzt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch der
Basisbereich 43a des Rampenbereichs 43 an einer
Stelle außerhalb
von dem Dickenbereich A in Richtung der Rotationsachsenlinie G des
Codeelements 30 angeordnet. Auf diese Weise wird das Codeelement 30 nicht
mehr direkt der auf dieses einwirkenden Drückkraft ausgesetzt.
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Obwohl
es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ist die Welle 50 durch
eine Welleneinrichtung drehbar gehalten, wobei es sich z. B. um
ein Schneckenrad handelt, das mit einer Lenkwelle verbunden ist
und in das Durchgangsloch 50a eingepasst ist.
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Unter
Bezugnahme auf 2 wird im Folgenden die Arbeitsweise
des Drehcodierers gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Wenn sich das Schneckenrad bei Rotation der
Lenkwelle (nicht gezeigt) dreht, dreht sich auch die Welle 50 zusammen
damit. Wenn sich die Welle 50 dreht, dreht sich der Rotor 20 zusammen
mit dieser, und damit dreht sich wiederum das Codeelement 30.
Zwei Hallelemente 15 erfassen eine Änderung des Magnetpols, um
auf diese Weise ein sinusförmiges
Zweiphasen-Wellensignal abzugeben, und eine auf der gedruckten Schaltungsplatte 13 ausgebildete
CPU (nicht gezeigt) gibt einen der Rotation des Codeelements 30 entsprechenden
Erfassungsimpuls ab, der wiederum als elektrisches Signal von den
Anschlüssen 14 abgegeben
wird.
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Unter
Bezugnahme auf 8 wird nun ein Drehcodierer
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 zeigt
eine vergrößerte Schnittdarstellung
eines Drehcodierers gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung unter Darstellung von dessen Federelement.
Bei der Beschreibung des Drehcodierers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
werden die gleichen Bezugszeichen und Bezeichnungen für diejenigen
Teile verwendet, die die gleichen Funktionen wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
haben.
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Der
Drehcodierer gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist den ebenen Bereich 44 der
Zunge 42 des ersten Ausführungsbeispiels auf, wobei
auf diesen nun ein Paar Vorsprünge 47 ausgebildet
ist, wobei das Paar der Vorsprünge 47 derart
vorgesehen ist, dass zwischen ihnen ein Abstand in Richtung auf
das Zentrum der Befestigungsöffnung 21 des
Rotors 20 vorhanden ist. Die Vorsprünge 47 stehen in Berührung mit
der Außenumfangsfläche der
Welle 50.
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Durch
Vorsehen des Paares von Vorsprüngen 47 wird
die Berührungsposition
gegenüber
der Welle 50 konstant, so dass die Welle 50 einfach
und sicher gehalten werden kann und dabei parallel zu der Rotationsachsenlinie
G ist. Es kann eine Anzahl von Vorsprüngen 47, die gleich
oder mehr als drei beträgt,
vorgesehen sein, so dass jeder von diesen mit der Außenumfangsfläche der
Welle 50 in Berührung stehen
kann. Weitere Details hinsichtlich der Konstruktionen und der Beziehungen
sind denen des ersten Ausführungsbeispiels ähn lich,
und entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Daher wird auf eine weitere Beschreibung von diesen verzichtet.
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Die
Zungen 42 des Drehcodierers gemäß dem ersten und dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung sind in Bezug auf die Basis 41 beidseits
gehalten, so dass die Zungen fest angepasst werden können und
eine Neigung des Rotors 20 in Bezug auf die Rotationsachsenlinie
G unterdrückt
werden kann. Alternativ hierzu können
die Zungen auch nur auf einer Seite hinsichtlich der Basis 41 gehalten
sein.
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Wenn
die Zungen auf einer Seite gehalten sind, haben die Zungen eine
längere
Spannweite, so dass Schwankungen in der äußeren Formgebung der Welle 50 selbst
bei großen
Schwankungen bewältigt
werden können.
Darüber
hinaus kann die Lebensdauer der Zungen verlängert werden.
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Der
Drehcodierer der vorliegenden Erfindung weist die vorstehend beschriebene
Konstruktion auf, ist jedoch nicht auf diese begrenzt. Zum Beispiel
können
anstatt der Ausbildung der Zungen 42 über den gesamten Umfang die
Zungen auch derart angeordnet sein, dass diese vieleckige Gebilde,
wie z. B. ein regelmäßiges Dreieck,
ein Quadrat, ein Sechseck oder ein Achteck, bilden. Das Federelement 40 kann
ausgehend von einer anderen Formgebung als einer rechteckigen Formgebung
gebildet sein. Ferner kann das Federelement 40 eine Konstruktion
mit einer Basis aufweisen, die durch einen ringförmigen Scheibenbereich gebildet
ist, der als Eingriffsbereich wirkt, wobei ein Zungenbereich durch
Umbiegen von einem inneren Rand der Basis um 90° gebildet ist, so dass nur der
Zungenbereich innerhalb einer Befestigungsöffnung platziert wird. Bei
den Ausführungsbeispielen
ragen die Zungen 42 in Richtung der Rotationsachsenlinie
G weg, so dass die Welle 50 in einfacher Weise durch diese
hindurch eingesetzt werden kann. Alternativ hierzu können die Zungen 42 in
Richtung der Befestigungsöffnung 21 des
Rotors 20 weg ragen. Das Codeelement 30 muss nicht
unbedingt eine Scheibenform aufweisen.
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Der
Drehcodierer gemäß der vorliegenden Erfindung
hat eine Konstruktion mit einem für diesen vorgesehenen Federelement,
wobei das Federelement auf ei ner inneren Umfangsfläche einer
Befestigungsöffnung
eine Basis sowie eine Mehrzahl von Zungen aufweist, die die Position
einer Welle auf das Zentrum festlegen, indem sie die Welle in Richtung auf
das Zentrum der Befestigungsöffnung
vorspannen. Selbst wenn eine Differenz bei der Größe der Welle
und des Rotors (Codeelement) vorhanden ist, kommt es bei einer solchen
Konstruktion zu keiner Bewegung des Federelements, so dass die Position der
Welle durch die Zungen auf das Zentrum festgelegt ist und das Zentrum
der Welle somit im Zentrum der Befestigungsöffnung angeordnet ist. Das
Codeelement dreht sich somit in einer derartigen Weise, dass jegliche
Stelle von diesem einen exakten Kreis beschreibt, ohne dass es zu
einer Verschiebung von dessen Zentrum bei der Rotationsbewegung
der Welle kommt, so dass sich ein Hochleistungs-Drehcodierer schaffen
lässt,
der ein erwünschtes
Ausgangssignal liefert.
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Ein
Federelement des Drehcodierers gemäß der vorliegenden Erfindung
ist aus einer Metallplatte gebildet, und eine Basis des Federelements
hat eine flache plattenförmige
Gestalt. Zungen sind in Reihe an der Basis ausgebildet, so dass
sie in Rotationsachsenrichtung des Rotors axial weg stehen. In einem
im Wesentlichen mittleren Bereich der Rotationsachsenrichtung der
Befestigungsöffnung
befinden sich die Zungen in elastischer Berührung mit der Welle, und auf
diese Weise können
die Zungen durch ein einfaches Verfahren, wie z. B. Stanzen, gebildet werden,
so dass sich ein Drehcodierer schaffen lässt, der kostengünstig ist
und eine wünschenswerte
Massenherstellbarkeit ermöglicht.
Durch Ausbilden der Zungen in einem im Wesentlichen mittleren Bereich der
Befestigungsöffnung
können
die Zungen in stabiler Weise in elastische Berührung mit der Welle treten.
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Die
Zunge des Drehcodierers gemäß der vorliegenden
Erfindung weist jeweils einen ebenen Bereich auf, der in elastischer
Berührung
mit der Außenumfangsfläche der
Welle steht und parallel zu der Rotationsachsenlinie des Rotors
ist, so dass die Welle in elastischer Berührung mit der ebenen Oberfläche steht.
Als Ergebnis hiervon ist es möglich,
die Welle parallel zu der Rotationsachsenlinie zu halten, so dass
sich ein Drehcodierer mit hohem Leistungsvermögen schaffen lässt.
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Der
Zungenbereich des Drehcodierers gemäß der vorliegenden Erfindung
ist derart ausgebildet, dass er an seinen beiden Enden in Bezug
auf die Basis abgestützt
ist. Auf diese Weise lässt
sich eine Passkraft verstärken,
so dass sich die Welle sicher halten lässt.
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Ein
Zungenbereich des Drehcodierers gemäß der vorliegenden Erfindung
ist derart ausgebildet, dass er an einem Ende in Bezug auf die Basis abgestützt ist.
Eine Spannweite des Zungenbereichs kann somit länger sein, wobei selbst bei
großer
Differenz in der Größe relativ
zu der Befestigungsöffnung der
Zungenbereich fest auf die Welle gepasst werden kann. Als Ergebnis
hiervon ist es möglich,
die Position der Welle auf das Zentrum der Befestigungsöffnung festzulegen,
so dass sich eine hohe Lebensdauer für den Zungenbereich erzielen
lässt.
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Ein
Zungenbereich des Drehcodierers gemäß der vorliegenden Erfindung
weist wenigstens ein Paar Vorsprünge
in Richtung der Rotationsachsenlinie des Rotors auf, wobei die Vorsprünge in Richtung
auf das Zentrum der Befestigungsöffnung vorstehen
und mit der Außenumfangsfläche der
Welle in Berührung
stehen. Das Paar der Vorsprünge dient
dazu, die Welle parallel zu der Rotationsachsenlinie zu halten.
Als Ergebnis hiervon ist es möglich,
die Welle in einfacher und sicherer Weise parallel zu der Rotationsachsenlinie
zu halten, so dass sich ein Drehcodierer mit hohem Leistungsvermögen schaffen
lässt.
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Ein
Codeelement des Drehcodierers gemäß der vorliegenden Erfindung
ist durch einen Magneten gebildet und weist eine Konstruktion auf,
bei der ein Basisbereich eines Rampenbereichs der Zunge, die sich
von der Basis nach oben erstreckt, außerhalb von einem Dickenbereich
der Rotationsachsenrichtung des Codeelements angeordnet ist. Als
Ergebnis hiervon wirkt keine unnötige
Kraft auf das Codeelement, so dass eine Beschädigung oder eine Verlagerung
des Codeelements verhindert werden kann.
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Eine
Basis des Federelements des Drehcodierers der vorliegenden Erfindung
ist unter Biegen derselben in eine zylindrische Formgebung gebildet sowie
inner halb einer Befestigungsöffnung
des Rotors aufgenommen. Als Ergebnis hiervon überlappen das Federelement
und der Rotor einander, so dass sich eine Größenreduzierung in Axialrichtung
erzielen lässt.
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Ein
Federelement des Drehcodierers der vorliegenden Erfindung ist aus
einer rechteckigen Platte gebildet, so dass sich das Federelement
in einfacher Weise herstellen lässt
und sich ein Drehcodierer schaffen lässt, der kostengünstig ist
und eine erwünschte
Massenherstellbarkeit ermöglicht.
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Ein
Federelement des Drehcodierers der vorliegenden Erfindung weist
einen Eingriffsbereich auf, der durch im Allgemeinen rechtwinkliges
Biegen von einem Rand gebildet ist, wobei der Eingriffsbereich an
seinem Ende verriegelt ist. Auf diese Weise kann ein Herausfallen
des Federelements durch die Verriegelung verhindert werden. Da sich
das Federelement ferner aufgrund des Eingriffsbereichs nicht bewegt,
wenn die Welle eingeführt
wird, lässt
sich die Welle sicher festhalten.