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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zum Erkennen eines Drehwinkels, eine Drehmomenterkennungsvorrichtung
zum Erkennen eines auf eine erste Welle aufgebrachten Drehmoments,
basierend auf einem Torsionswinkel, der in einer Verbindungswelle
erzeugt wird, welche die erste Welle und eine zweite Welle verbindet,
und eine Lenkvorrichtung für
Automobile mit dieser Drehmomenterkennungsvorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
elektrische Servolenkvorrichtung, die das Lenken unterstützt, indem
sie einen Elektromotor zur Lenkunterstützung basierend auf dem Ergebnis der
Erkennung eines auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments treibt
und die Drehkraft des Elektromotors auf einen Lenkmechanismus überträgt, hat den
Vorteil einer leichteren Steuerung der Lenkunterstützungskraftcharakteristiken
entsprechend einer hohen oder geringen Fahrzeuggeschwindigkeit,
der Lenkfrequenz und des Fahrzustands im Vergleich mit einer hydraulischen
Servolenkvorrichtung, die ein hydraulisches Stellglied als die Energiequelle
für die Lenkunterstützungskraft
verwendet. Aus diesem Grund hat sich ihr Anwendungsbereich während der letzten
Jahre ausgeweitet.
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Da
die zuvor beschriebene elektrische Servolenkvorrichtung eine Drehmomenterkennungsvorrichtung
zum Erkennen des Lenkdrehmoments erfordert, verwendet sie eine Drehmomenterkennungsvorrichtung,
die durch Teilen der Lenkwelle und des Lenkmechanismus in eine Eingangswelle
(erste Welle) auf der Seite des Lenkrades und eine Ausgangswelle
(zweite Welle) auf der Seite des Lenkmechanismus und durch Verbinden
der Eingangswelle und der Ausgangswelle mittels einer Torsionsstange
mit kleinem Durchmesser aufgebaut ist, so daß eine an dem Verbindungsbereich
zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle erzeugte relative Winkelverschiebung
mit einer Torsion der Torsionsstange infolge des einwirkenden Lenkdrehmoments
erkannt und das Lenkdrehmoment basierend auf dem Ergebnis dieser Erkennung
berechnet wird.
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Die
Erfinder haben in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-294731
etc. eine zuvor beschriebene Drehmomenterkennungsvorrichtung vorgeschlagen.
Diese Drehmomenterkennungsvorrichtung findet mit dem in 1 schematisch
dargestellten Aufbau in einer Lenkvorrichtung für Automobile Verwendung. Eine
Lenkwelle 13, die ein Lenkrad 1 und einen Lenkmechanismus
verbindet, ist durch mittels einer Torsionsstange 19 mit
kleinem Durchmesser erfolgendes koaxiales Verbinden einer Eingangswelle 16,
die einen mit dem Lenkrad 1 verbundenen oberen Endbereich
aufweist, und einer Ausgangswelle 17 gebildet, die einen
unteren Endbereich aufweist, mit dem ein Ritzel 18 des
Lenkmechanismus verbunden ist. Die Drehmomenterkennungsvorrichtung
ist nahe dem Verbindungsbereich zwischen der Eingangswelle 16 und
der Ausgangswelle 17 wie folgt aufgebaut.
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Eine
scheibenförmige
Zielplatte 12 (Drehteil) ist koaxial an der Eingangswelle 16 an
einer Stelle angebracht und befestigt, die nahe einem Endbereich
liegt, der mit der Ausgangswelle 17 verbunden ist, und
mehrere Ziele 15 (fünf
in 1) sind nebeneinander auf der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 vorgesehen.
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Wie
in der entwickelten Darstellung von 2 gezeigt,
welche die entwickelte Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 darstellt, ist jedes Ziel 15 eine
vorspringende Stange aus magnetischem Material und weist einen ersten
Schrägbereich 15a, der
auf der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 in eine Richtung geneigt ist, und einen zweiten
Schrägbereich 15b auf,
der in eine andere Richtung geneigt ist, wobei die Ziele 15 in
gleichmäßigen Abständen in Umfangs fangsrichtung
der Außenumfangsfläche der Zielplatte 12 nebeneinanderliegend
angeordnet sind.
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Der
erste Schrägbereich 15a und
der zweite Schrägbereich 15b sind
im wesentlichen um eine Gerade liniensymmetrisch, die durch ihren
Verbindungspunkt in axialer Richtung der Drehwelle der Zielplatte 12 verläuft.
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Eine
Zielplatte 12 mit Zielen 15, welche der zuvor
beschriebenen ähnlich
ist, ist ebenfalls an der Ausgangswelle 17 an dem der Eingangswelle 16 zugewandten
Endbereich angesetzt und befestigt. Die Ziele 15 der Zielplatte 12 auf
der Seite der Ausgangswelle 17 und die Ziele 15 der
Zielplatte 12 auf der Seite der Eingangswelle 16 sind
in Umfangsrichtung ausgerichtet und beieinanderliegend angeordnet.
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Ein
Sensorgehäuse 11 ist
außerhalb
beider Zielplatten 12 derart angeordnet, daß es den
Außenrändern der
Ziele 15 auf dem Außenumfang
der Zielplatten 12 zugewandt ist. Das Sensorgehäuse 11 ist fest
an einem stationären
Bereich gestützt,
beispielsweise einem Gehäuse,
das die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17 stützt. Magnetsensoren 1A, 1B,
die verschiedenen Bereichen in Umfangsrichtung der Ziele 15 auf
Seiten der Eingangswelle 16 zugewandt sind, und Magnetsensoren 2A, 2B,
die verschiedenen Bereichen in Umfangsrichtung der Ziele 15 auf
Seiten der Ausgangswelle 17 zugewandt sind, sind in dem
Sensorgehäuse 11 derart
enthalten, daß ihre
Positionen in Umfangsrichtung korrekt ausgerichtet sind.
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Jeder
Magnetsensor 1A, 1B, 2A, 2B ist
ein Sensor, der unter Verwendung eines Elements, beispielsweise
eines Magnetwiderstandseffektelements (MR-Element), aufgebaut ist, dessen elektrische
Eigenschaft (Widerstand) sich je nach Wirkung eines Magnetfelds
verändert,
so daß sich
das Erkennungssignal entsprechend einem benachbarten Bereich des
zugewandten Ziels 15 ändert,
und die jeweiligen Erkennungssignale werden einer Verarbeitungseinheit 14 zugeführt, die
aus einem außerhalb
(oder innerhalb) des Sensorgehäuses 11 angeordneten
Mikroprozessor besteht.
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Die
folgende Beschreibung erläutert
die Funktionsweise der herkömmlichen
Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der herkömmlichen Drehmomenterkennungsvorrichtung
mit derartigem Aufbau.
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Wie
zuvor erwähnt,
handelt es sich bei den Zielen 15, welche den Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B zugewandt
sind, um vorstehende Stangen aus magnetischem Material, welche die
in eine Richtung geneigten ersten Schrägflächen 15a und die in
eine andere Richtung geneigten zweiten Schrägflächen 15b auf der Außenumfangsfläche der
jeweiligen Zielplatten 12 aufweisen, welche koaxial an
der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 angesetzt und
befestigt sind, und welche in Umfangsrichtung in gleichen Abständen nebeneinander
vorgesehen sind.
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Wenn
die Eingangswelle 16 (Ausgangswelle 17) um die
Achse gedreht wird, gibt jeder der Magnetsensoren 1A und 1B (2A und 2B)
ein proportional zur Veränderung
des Drehwinkels der Eingaswelle 16 (Ausgangswelle 17)
steigendes und fallendes Erkennungssignal aus, wie in 7 dargestellt,
während
ein entsprechendes Ziel 15 eine dem Sensor zugewandte Position
passiert.
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Das
Erkennungssignal verändert
sich nicht-linear nahe einem Übergang
vom Anstieg zum Abstieg oder vom Abstieg zum Anstieg, d.h. nahe dem
Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schrägbereich 15a und dem
zweiten Schrägbereich 15b,
jedoch kann das Erkennungssignal durch ein später noch beschriebenes Verfahren
vervollständigt werden.
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Die
Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A und 1B entsprechen
dem Drehwinkel der Eingangswelle 16 mit den Magnetsensoren 1A und 1B entsprechenden
Zielen 15, während
die Erkennungssignale der Magnetsensoren 2A und 2B dem
Drehwinkel der Ausgangswelle 17 entsprechen, die den Magnetsensoren 2A und 2B zugewandte
Ziele 15 aufweist.
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Somit
kann die Verarbeitungseinheit 14 den Drehwinkel der Eingangswelle 16 aus
den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 1A und 1B berechnen,
so daß die
Verarbeitungseinheit 14 und die Magnetsensoren 1A und 1B als
Drehwinkelerkennungsvorrichtung der Eingangswelle 16 wirken.
Die Verarbeitungseinheit 14 kann den Drehwinkel der Ausgangswelle 17 aus
den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 2A und 2B berechnen,
und somit wirken die Verarbeitungseinheit 14 und die Magnetsensoren 2A und 2B als
Drehwinkelerkennungsvorrichtung der Ausgangswelle 17.
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Die
Magnetsensoren 1A, 2A und die Magnetsensoren 1B, 2B haben
in ihrem elektrischen Winkel beispielsweise eine Phasendifferenz
von 90° in der
Umfangsrichtung der Zielplatten 12. Daher kann das Erkennungssignal
des Magnetsensors 1A und das Erkennungssignal des Magnetsensors 1B in
den nichtlinearen Bereichen einander komplementieren, wobei das
gleiche für
die Erkennungssignale der Magnetsensoren 2A und 2B gilt.
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Wenn
ein Lenkdrehmoment auf die Eingangswelle 16 aufgebracht
wird, wird in der Torsionsstange 19 ein Torsionswinkel
erzeugt, der zu einer Differenz zwischen den Drehwinkeln der Eingangswelle 16 und
der Ausgangswelle 17 führt.
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Die
Differenz zwischen dem Erkennungssignal des Magnetsensors 1A und
dem Erkennungssignal des Magnetsensors 2A oder die Differenz
zwischen dem Erkennungssignal des Magnetsensors 1B und
dem Erkennungssignal des Magnetsensors 2B entspricht der
Drehwinkeldifferenz zwischen der Eingangswelle 16 und der
Ausgangswelle 17 (relative Winkelverschiebung). Diese relative
Winkelverschiebung entspricht dem in der die Eingangswelle 16 und
die Ausgangswelle 17 verbindenden Torsionsstange 19 in
Abhängigkeit
von dem auf die Eingangswelle 16 aufgebrachten Lenkdrehmoment
erzeugten Torsionswinkel. Die Verarbeitungseinheit 14 kann
daher das auf die Eingangswelle 16 aufgebrachte Lenkdrehmoment
basierend auf der vorgenannten Differenz zwischen den Erkennungssignalen
berechnen.
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Bei
der zuvor beschriebenen herkömmlichen Drehwinkelerkennungsvorrichtung
bzw. Drehmomenterkennungsvorrichtung können die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 1A, 2A und der Magnetsensoren 1B, 2B bezüglich der
nicht-linear veränderten
Bereiche gegenseitig komplementiert werden. In der Japanischen Patentanmeldung 2000-366363
(Japanische Offenlegungsschrift 2001-324321) beispielsweise werden
eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung und eine Drehmomenterkennungsvorrichtung
zum gegenseitigen Komplementieren der jeweiligen Erkennungssignale
durch Eliminieren der nicht-linear veränderten Bereiche jedes Erkennungssignals
basierend auf den Verhältnissen
zwischen den jeweiligen Erkennungssignalen und dem Mittelwert zwischen
dem Höchst-
und dem Tiefstwert der Erkennungssignale, einem vorbestimmten Schwellenwert,
der größer als
der Mittelwert ist, und einem vorbestimmten Schwellenwert, der kleiner
als der Mittelwert ist, vorgeschlagen, jedoch ist die Verarbeitung
kompliziert.
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EP 108 7 218 A1 ,
von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, offenbart eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung in einer Lenkvorrichtung und eine
Drehmomenterkennungsvorrichtung. Die Vorrichtungen weisen einen
Rotor mit einem in axialer Richtung und in Umfangsrichtung des Rotors
magnetisch diskontinuierlichen Bereich, und einen Magnetsensor zum
Erkennen der Position auf, in der eine magnetische Veränderung
in axialer Richtung der Drehkraft auftritt, wenn der Rotor dreht,
wobei der Drehwinkel des Rotors gegenüber dem Rotor als Basispunkt
entsprechend der von dem Magnetsensor erkannten Position erkannt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel gemacht, die genannten
Probleme zu lösen,
und es ist die Aufgabe der Erfindung eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist, nicht-linear veränderte Bereiche
von Erkennungssignalen leicht zu eliminieren und den Drehwinkel
durch einfache Verarbeitung zu berechnen.
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Die
Drehwinkelerkennungsvorrichtung der Erfindung ist durch Anspruch
1 definiert.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach Anspruch 7 schafft eine Drehmomenterkennungsvorrichtung, die in
der Lage ist, nicht-linear veränderte
Bereiche von Erkennungssignalen leicht zu eliminieren und das Lenkdrehmoment
durch einfache Verarbeitung zu berechnen.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach Anspruch 8 schafft eine Lenkvorrichtung mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung
von Anspruch 7.
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Überblick über die
Erfindung
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Eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 ist eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
mit einem Drehteil; einem Ziel, das an dem Drehteil vorgesehen ist;
einer ersten Erkennungseinrichtung, die dem Ziel zugewandt angeordnet
ist, um ein Erkennungssignal entsprechend der Drehung des Drehteils
auszugeben; und einer zweiten Erkennungseinrichtung, die dem Ziel
zugewandt angeordnet ist, um ein Erkennungssignal auszugeben, dessen
Phase um einen vorbestimmten elektrischen Winkel von dem Erkennungssignal
verschieden ist, das von der ersten Erkennungseinrichtung ausgegeben
wird; und zum Erkennen eines Verschiebungswinkels in der Drehrichtung
des Drehteils basierend auf den von der ersten Erkennungseinrichtung
und der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignalen,
und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist: eine
erste Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob das von der ersten
Erkennungseinrichtung ausgegebene Erkennungssignal und das von der
zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebene Erkennungssignal jeweils
größer oder kleiner
als ein im wesentlichen mittlerer Wert zwischen dem Höchst- und
dem Tiefstwert ist, welche die Erkennungssignale annehmen sollen;
eine zweite Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen des Verhältnisses
zwischen den Größen des
von der ersten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignals
und des von der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignals;
und eine dritte Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen der Größe der Unterschiede
zwischen jedem der Erkennungssignale und dem im wesentlichen mittleren
Wert; wobei der Verschiebungswinkel in der Drehrichtung des Drehteils
basierend auf Ergebnissen der Beurteilungen durch die erste Beurteilungseinrichtung,
die zweite Beurteilungseinrichtung und die dritte Beurteilungseinrichtung
erkannt wird.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 1 gibt die erste
dem Ziel zugewandte Erkennungseinrichtung entsprechend der Drehung des
Drehteils ein Erkennungssignal aus und die zweite dem Ziel zugewandte
Erkennungsvorrichtung ein Erkennungssignal aus, dessen Phase um
einen vorbestimmten elektrischen Winkel von dem Erkennungssignal
abweicht, welches die erste Erkennungsvorrichtung ausgegeben hat,
und es kann ein annähernd
sinus- oder dreieckwellenförmiges
Erkennungssignal basierend auf den von der ersten bzw. der zweiten
Erkennungseinrichtung ausgegebenen Signalen erhalten werden.
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Die
erste Beurteilungseinrichtung beurteilt, ob jedes der von der ersten
und der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebene Erkennungssignal größer oder
kleiner als der im wesentlichen mittlere Wert zwischen dem Höchst- und
dem Mindestwert ist, den die Erkennungssignale einnehmen können; die
zweite Beurteilungseinrichtung beurteilt, das Größenverhältnis zwischen den von der
ersten und der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignalen,
und die dritte Beurteilungseinrichtung beurteilt die Größe der Differenzen
zwischen jedem der Erkennungssignale und dem im wesentlichen mittleren
Wert, und der Verschiebungswinkel in Drehrichtung des Drehteils
wird basierend auf den Ergebnissen der Beurteilungen durch die erste,
die zweite und die dritte Beurteilungseinrichtung erkannt.
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Es
ist daher möglich,
einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals, das
einer Sinuswelle oder einer Dreieckswelle angenähert ist, bei der eine maximale
nicht-lineare Veränderungsrate
feststeht, auf einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen wird, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfache
Verarbeitung zu berechnen.
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Eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere
der Ziele in Umfangsrichtung des Drehteils mit einem zwischen diesen
befindlichen Raum vorgesehen sind.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung von Anspruch 2 ist es möglich, da
mehrere der Ziele in Umfangsrichtung des Drehteils mit einem zwischen
diesen befindlichen Raum vorgesehen sind, die Erkennungsempfindlichkeit
zu erhöhen
und einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals,
in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate gegeben ist, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Die
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet,
daß das
Ziel in bezug auf einen Umfangsbereich magnetisch diskontinuierlich
ist, und die erste Erkennungseinrichtung und die zweite Erkennungseinrichtung
Magnetsensoren sind.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 ist es möglich, da
das Ziel in bezug auf einen Umfangsbereich magnetisch diskontinuierlich
ist, und die erste Erkennungseinrichtung und die zweite Erkennungseinrichtung
Magnetsensoren sind, das Ziel auf einfache Weise auszubilden, eine
einfache Handhabung zu erreichen und eine Verringerung der Teilekosten
zu erzielen sowie einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines
Erkennungssignals, in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
gegeben ist, auf einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Die
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet,
daß die
Ziele aus Vorsprüngen
bestehen, die in im wesentlichen gleichen Abständen in Umfangsrichtung des
Drehteils angeordnet sind.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 4 ist es möglich, da
die Ziele aus Vorsprüngen
bestehen, die in im wesentlichen gleichen Abständen in Umfangsrichtung des
Drehteils angeordnet sind, die Ziele auf einfache Weise beispielsweise
durch zahnradartiges Einschneiden in die Umfangsfläche des
Drehteils zu bilden und eine Kostenverringerung zu erreichen. Es
ist ferner möglich,
einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals,
in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate gegeben ist, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Die
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet,
daß die
Ziele aus Zahnlücken
zwischen Vertiefungen bestehen, die zur Bildung der Zahnlücken in
im wesentlichen gleichen Abständen
in Umfangsrichtung des Drehteils ausgebildet sind.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 5 ist es möglich, da
die Ziele aus Zahnlücken
zwischen Vertiefungen bestehen, die zur Bildung der Zahnlücken in
im wesentlichen gleichen Abständen
in Umfangsrichtung des Drehteils ausgebildet sind, die Ziele auf
einfache Weise durch Vorsehen eines zylindrischen Bereichs auf dem
Drehteil und durch Bilden von Zahnlücken zu formen, welche beispielsweise
als Durchgangslöcher
in dem zylindrischen Bereich ausgebildet sind, und so eine Kostenverringerung
zu erreichen. Es ist ferner möglich,
einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals,
in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate gegeben ist, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Die
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet,
daß die
Ziele derart magnetisiert sind, daß die Magnetpole in im wesentlichen
gleichen Abständen
in Umfangsrichtung des Drehteils umgekehrt sind.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 6 ist es möglich, da
die Ziele derart magnetisiert sind, daß die Magnetpole in im wesentlichen
gleichen Abständen
in Umfangsrichtung des Drehteils umgekehrt sind, die Ziele im Vergleich
zu dem Fall, in dem ein Permanentmagnet an dem Drehteil vorgesehen
ist, auf einfache Weise zu bilden. Es ist ferner möglich, einen
Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals, in
dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate gegeben ist, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist; die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Die
Drehmomenterkennungsvorrichtung nach Anspruch 7 ist eine Drehmomenterkennungsvorrichtung
zum Erkennen eines auf eine erste Welle aufgebrachten Drehmoments
basierend auf einem Torsionswinkel, der in einer Verbindungswelle
erzeugt wird, welche die erste Welle und eine zweite Welle koaxial
verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß sie Drehwinkelerkennungsvorrichtungen
nach einem der Ansprüche
1 bis 6 aufweist, die an der ersten Welle und der zweiten Welle
angebracht sind, wobei die Differenz zwischen jeweils von den Drehmomenterkennungsvorrichtungen
erkannten Verschiebungswinkeln als Torsionswinkel dient.
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Bei
dieser Drehmomenterkennungsvorrichtung von Anspruch 7 wird ei auf
die erste Welle aufgebrachtes Drehmoment durch den Torsionswinkel erkannt,
der in der die erste und die zweite Welle koaxial verbindenden Verbindungswelle
erzeugt wird. Die Drehwinkelerkennungsvorrichtungen nach einem der
Ansprüche
1 bis 6 sind an der ersten und der zweiten Welle angebracht und
die Differenz zwischen den von den Drehwinkelerkennungsvorrichtungen
erkannten Verschiebungswinkeln dient als der Torsionswinkel.
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Es
ist daher möglich,
einen nicht-linear veränderten
Bereich eines Erkennungssignals oder einen Bereich nahe einem verzerrten
Bereich eines Erkennungssignals, in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
gegeben ist, auf einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehmomenterkennungs vorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Die
Lenkvorrichtung nach Anspruch 8 ist gekennzeichnet durch: eine mit
einem Lenkrad verbundene erste Welle; einen elektrischen Servolenkmotor, der
auf der Basis eines auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments
angetrieben und gesteuert ist; eine mit dem elektrischen Motor zusammengreifende zweite
Welle; und eine Drehmomenterkennungsvorrichtung nach Anspruch 7
zum Erkennen eines auf die erste Welle aufgebrachten Lenkdrehmoments
basierend auf einem Torsionswinkel, der in einer die erste Welle
und die zweite Welle verbindenden Verbindungswelle erzeugt wird.
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Bei
der Lenkvorrichtung nach Anspruch 8 ist die erste Welle mit einem
Lenkrad verbunden und der elektrische Servolenkmotor ist auf der
Basis eines auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments angetrieben
und gesteuert. Da die zweite Welle mit dem elektrischen Motor zusammengreift
und das auf die erste Welle aufgebrachte Lenkdrehmoment basierend
auf einem Torsionswinkel, der in einer die erste Welle und die zweite
Welle verbindenden Verbindungswelle erzeugt wird, erkannt wird,
ist es möglich
eine Lenkvorrichtung mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung von
Anspruch 7 zu schaffen.
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Die
genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben
sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung
der mehreren Ansichten der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus, den das Ausführungsbeispiel
1 einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung und einer Drehmomenterkennungsvorrichtung
gemäß der Erfindung und
gemäß dem genannten
Stand der Technik gemeinsam haben;
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2 ist
eine Entwicklungsdarstellung der entwickelten Außenumfangsfläche einer
Zielplatte der Drehmomenterkennungsvorrichtung von 1;
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3 ist
ein Flußdiagramm
zur Darstellung der Lenkwinkelberechnungsoperation der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
von 1;
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4 ist
ein Flußdiagramm
zur Darstellung der Lenkwinkelberechnungsoperation der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
von 1;
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5 ist
ein Flußdiagramm
zur Darstellung der Lenkwinkelberechnungsoperation der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
von 1;
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6 ist
ein Flußdiagramm
zur Darstellung der Lenkwinkelberechnungsoperation der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
von 1;
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7 ist
ein Wellenformdiagramm, das ein Beispiel der Erkennungssignale darstellt,
welche sowohl von der erfindungsgemäßen, als auch von der bekannten
Drehwinkelerkennungsvorrichtung erkannt werden;
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8 ist
eine vertikale Schnittdarstellung des Aufbaus eines wesentlichen
Teils des Ausführungsbeispiels
2 einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;
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9 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
3 der erfindungsgemäßen Drehwinkelerkennungsvorrichtung
und der erfindungsgemäßen Drehmomenterkennungsvorrichtung;
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10 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
4 der erfindungsgemäßen Drehwinkelerkennungsvorrich tung und
der erfindungsgemäßen Drehmomenterkennungsvorrichtung;
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11 ist
eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
4 der erfindungsgemäßen Drehwinkelerkennungsvorrichtung
und der erfindungsgemäßen Drehmomenterkennungsvorrichtung;
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12 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
5 der erfindungsgemäßen Drehwinkelerkennungsvorrichtung und
der erfindungsgemäßen Drehmomenterkennungsvorrichtung;
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13 ist
eine Draufsicht auf einen Zielbereich, welche den Aufbau des Ausführungsbeispiels 5
der erfindungsgemäßen Drehwinkelerkennungsvorrichtung
und der erfindungsgemäßen Drehmomenterkennungsvorrichtung
darstellt; und
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14 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
6 der erfindungsgemäßen Drehwinkelerkennungsvorrichtung und
der erfindungsgemäßen Drehmomenterkennungsvorrichtung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Die
folgende Beschreibung erläutert
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen,
welche einige Ausführungsbeispiele
derselben zeigen.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
1 einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung und einer Drehmomenterkennungs vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Es sei darauf hingewiesen, daß der mechanische Aufbau selbst
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gleich demjenigen des zuvor genannten Standes der Technik
ist. Die Drehwinkelerkennungsvorrichtung und die Drehmomenterkennungsvorrichtung
finden in einer Lenkvorrichtung für Automobile Verwendung, bei
der eine Lenkwelle 13, die ein Lenkrad 1 und einen
Lenkmechanismus verbindet, durch mittels einer Torsionsstange 19 mit
kleinem Durchmesser erfolgendes koaxiales Verbinden einer Eingangswelle 16,
die einen mit dem Lenkrad 1 verbundenen oberen Endbereich aufweist,
und einer Ausgangswelle 17 gebildet ist, die einen unteren
Endbereich aufweist, mit dem ein Ritzel 18 des Lenkmechanismus
verbunden ist. Die Drehmomenterkennungsvorrichtung ist nahe dem Verbindungsbereich
zwischen der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 wie
folgt aufgebaut.
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Eine
scheibenförmige
Zielplatte 12 (Drehteil) ist koaxial an der Eingangswelle 16 an
einer Stelle angebracht und befestigt, die nahe einem Endbereich
liegt, der mit der Ausgangswelle 17 verbunden ist, und
mehrere Ziele 15 (fünf
in 1) sind nebeneinander auf der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 vorgesehen.
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Wie
in der entwickelten Darstellung von 2 gezeigt,
welche die entwickelte Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 darstellt, ist jedes Ziel 15 eine
vorspringende Stange aus magnetischem Material und weist einen ersten
Schrägbereich 15a, der
auf der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 in eine Richtung geneigt ist, und einen zweiten
Schrägbereich 15b auf,
der in eine andere Richtung geneigt ist, wobei die Ziele 15 in
gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung
der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 nebeneinanderliegend angeordnet sind.
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Der
erste Schrägbereich 15a und
der zweite Schrägbereich 15b sind
im wesentlichen um eine Gerade liniensymmetrisch, die durch ihren
Verbindungspunkt in axialer Richtung der Drehwelle der Zielplatte 12 verläuft.
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Eine
Zielplatte 12 mit Zielen 15, welche der zuvor
beschriebenen ähnlich
ist, ist ebenfalls an der Ausgangswelle 17 an dem der Eingangswelle 16 zugewandten
Endbereich angesetzt und befestigt. Die Ziele 15 der Zielplatte 12 auf
der Seite der Ausgangswelle 17 und die Ziele 15 der
Zielplatte 12 auf der Seite der Eingangswelle 16 sind
in Umfangsrichtung ausgerichtet und beieinanderliegend angeordnet.
-
Ein
Sensorgehäuse 11 ist
außerhalb
beider Zielplatten 12 derart angeordnet, daß es den
Außenrändern der
Ziele 15 auf dem Außenumfang
der Zielplatten 12 zugewandt ist. Das Sensorgehäuse 11 ist fest
an einem stationären
Bereich gestützt,
beispielsweise einem Gehäuse,
das die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17 stützt. Magnetsensoren 1A, 1B,
die verschiedenen Bereichen in Umfangsrichtung der Ziele 15 auf
Seiten der Eingangswelle 16 zugewandt sind, und Magnetsensoren 2A, 2B,
die verschiedenen Bereichen in Umfangsrichtung der Ziele 15 auf
Seiten der Ausgangswelle 17 zugewandt sind, sind in dem
Sensorgehäuse 11 derart
enthalten, daß ihre
Positionen in Umfangsrichtung korrekt ausgerichtet sind.
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Jeder
Magnetsensor 1A, 1B, 2A, 2B ist
ein Sensor, der unter Verwendung eines Elements, beispielsweise
eines Magnetwiderstandseffektelements (MR-Element), aufgebaut ist, dessen elektrische
Eigenschaft (Widerstand) sich je nach Wirkung eines Magnetfelds
verändert,
so daß sich
das Erkennungssignal entsprechend einem benachbarten Bereich des
zugewandten Ziels 15 ändert,
und die jeweiligen Erkennungssignale werden einer Verarbeitungseinheit 14 zugeführt, die
aus einem außerhalb
(oder innerhalb) des Sensorgehäuses 11 angeordneten
Mikroprozessor besteht.
-
Die
folgende Beschreibung erläutert
die Funktionsweise der herkömmlichen
Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der herkömmlichen Drehmomenterkennungsvorrichtung
mit derartigem Aufbau.
-
Wie
zuvor erwähnt,
handelt es sich bei den Zielen 15, welche den Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B zugewandt
sind, um vorstehende Stangen aus magneti schem Material, welche die
in eine Richtung geneigten ersten Schrägflächen 15a und die in
eine andere Richtung geneigten zweiten Schrägflächen 15b auf der Außenumfangsfläche der
jeweiligen Zielplatten 12 aufweisen, welche koaxial an
der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 angesetzt und
befestigt sind, und welche in Umfangsrichtung in gleichen Abständen nebeneinander
vorgesehen sind.
-
Wenn
die Eingangswelle 16 (Ausgangswelle 17) um die
Achse gedreht wird, gibt jeder der Magnetsensoren 1A und 1B (2A und 2B)
ein proportional zur Veränderung
des Drehwinkels der Eingaswelle 16 (Ausgangswelle 17)
steigendes und fallendes Erkennungssignal aus, wie in 7 dargestellt,
während
ein entsprechendes Ziel 15 eine dem Sensor zugewandte Position
passiert.
-
Das
Erkennungssignal verändert
sich nicht-linear nahe einem Übergang
vom Anstieg zum Abstieg oder vom Abstieg zum Anstieg, d.h. nahe dem
Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schrägbereich 15a und dem
zweiten Schrägbereich 15b,
jedoch kann das Erkennungssignal durch ein später noch beschriebenes Verfahren
vervollständigt werden.
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Die
Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A und 1B entsprechen
dem Drehwinkel der Eingangswelle 16 mit den Magnetsensoren 1A und 1B entsprechenden
Zielen 15, während
die Erkennungssignale der Magnetsensoren 2A und 2B dem
Drehwinkel der Ausgangswelle 17 entsprechen, die den Magnetsensoren 2A und 2B zugewandte
Ziele 15 aufweist.
-
Somit
kann die Verarbeitungseinheit 14 den Drehwinkel der Eingangswelle 16 aus
den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 1A und 1B berechnen,
so daß die
Verarbeitungseinheit 14 und die Magnetsensoren 1A und 1B als
Drehwinkelerkennungsvorrichtung der Eingangswelle 16 wirken.
Die Verarbeitungseinheit 14 kann den Drehwinkel der Ausgangswelle 17 aus
den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 2A und 2B berechnen,
und somit wirken die Verarbeitungseinheit 14 und die Magnetsensoren 2A und 2B als
Drehwinkelerkennungsvorrichtung der Ausgangswelle 17.
-
Die
Magnetsensoren 1A, 2A und die Magnetsensoren 1B, 2B haben
in ihrem elektrischen Winkel beispielsweise eine Phasendifferenz
von 90° in der
Umfangsrichtung der Zielplatten 12. Daher kann das Erkennungssignal
des Magnetsensors 1A und das Erkennungssignal des Magnetsensors 1B in
den nichtlinearen Bereichen einander komplementieren, wobei das
gleiche für
die Erkennungssignale der Magnetsensoren 2A und 2B gilt.
-
Die
folgende Beschreibung erläutert
den Vorgang des Berechnens des Lenkwinkels (Drehwinkelberechnung)
der erfindungsgemäßen Drehwinkelerkennungsvorrichtung
unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme
der 3, 4, 5 und der 6,
welche den Vorgang darstellen.
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Bei
dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung wählt die Verarbeitungseinheit 14 zuerst
unter den Magnetsensoren A (Magnetsensoren 1A, 2A) und
B (Magnetsensoren 1B, 2B) einen effektiven Sensor,
dessen Erkennungssignal sich nicht in einem nicht-linear veränderten
Bereich befindet (S10). Es erfolgt ebenfalls eine Beurteilung, ob
der effektive Sensor ein Magnetsensor "A+", "B+" ist, dessen Erkennungssignal
sich in einem nach rechts ansteigenden Bereich befindet (Erkennungssignalanstiegsbereich),
oder ein Magnetsensor "A–", "B–" ist, dessen Erkennungssignal sich in
einem nach rechts absteigenden Bereich befindet (Erkennungssignalabstiegsbereich).
-
Für die Wahl
des effektiven Sensors (S10) vergleicht die Verarbeitungseinheit 14 zunächst jedes
der Erkennungssignale A und B der Magnetsensoren A und B mit dem
Mittelwert Vmid zwischen dem Höchst-
und dem Tiefstwert, welche die Erkennungssignale A und B einnehmen
können,
um so zu beurteilen, ob A ≥ Vmid
und B ≥ Vmid
erfüllt
ist (S101 in 5). Wenn A ≥ Vmid und B ≥ Vmid, beurteilt die Verarbeitungseinheit 14,
ob A ≥ B
erfüllt
ist (S106).
-
Wenn
A ≥ Vmid
und B ≥ Vmid
erfüllt
sind (S101) und A ≥ B
erfüllt
ist (S106), stellt die Verarbeitungseinrichtung 14 fest,
daß die
Erkennungssignale A und B sich in einem Bereich "a" befinden,
der in 7 dargestellt ist, und wählt den effektiven Sensor "B+" (S107).
-
Wenn
A ≥ Vmid
und B ≥ Vmid
erfüllt
sind (S101), jedoch A ≥ B
nicht erfüllt
ist (S106), stellt die Verarbeitungseinrichtung 14 fest,
daß sich
die Erkennungssignale A und B in einem Bereich "b" befinden, der
in 7 dargestellt ist, und wählt den effektiven Sensor "A–" (S108).
-
Wenn
A ≥ Vmid
und B ≥ Vmid
nicht erfüllt sind
(S101), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest, ob A < Vmid und B < Vmid erfüllt sind
(S102). Wenn A ≤ Vmid
und B ≤ Vmid
erfüllt
sind (S109), beurteilt die Verarbeitungseinheit 14, ob
A ≥ B (S109)
erfüllt
ist.
-
Wenn
A < Vmid und B < Vmid erfüllt sind (S102)
und A ≥ B
erfüllt
ist (S109), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest, daß sich die
Erkennungssignale A und B im Bereich "f" der 7 befinden,
und wählt den
effektiven Sensor "A+" (S110).
-
Wenn
A < Vmid und B < Vmid erfüllt sind (S102),
jedoch A ≥ B
nicht erfüllt
ist (S109), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest, daß sich die
Erkennungssignale A und B im Bereich "e" der 7 befinden,
und wählt
den effektiven Sensor "B–" (S111).
-
Wenn
A < Vmid und B < Vmid nicht erfüllt sind
(S102), beurteilt die Verarbeitungseinheit 14, ob A ≥ Vmid und
B < Vmid erfüllt sind
(S103). Wenn A ≥ Vmid
und B < Vmid erfüllt sind,
beurteilt die Verarbeitungseinheit 14, ob (A – Vmid) ≥ (Vmid – B) erfüllt ist (S112).
-
Wenn
A ≥ Vmid
und B < Vmid erfüllt sind (S103)
und (A – Vmid) ≥ (Vmid – B) erfüllt ist
(S112), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest, daß die Erkennungssignale
A und B sich im Bereich "h" der 7 befinden,
und wählt
den effektiven Sensor "B+" (S113).
-
Wenn
A ≥ Vmid
und B < Vmid erfüllt sind (S103),
jedoch (A – Vmid) ≥ (Vmid – B) nicht
erfüllt
ist (S112), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest, daß die Erken nungssignale
A und B sich im Bereich "g" der 7 befinden,
und wählt
den effektiven Sensor "A+" (S114).
-
Wenn
A ≥ Vmid
und B < Vmid nicht
erfüllt sind
(S103), beurteilt die Verarbeitungseinheit 14, ob (B – Vmid) ≥ (Vmid – A) erfüllt ist
(S104).
-
Wenn
A ≥ Vmid
und B < Vmid nicht
erfüllt sind
(S103), jedoch (B – Vmid) ≥ (Vmid – A) erfüllt ist (S104),
stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest, daß die Erkennungssignale
A und B sich in einem Bereich "c" der 7 befinden,
und wählt
den effektiven Sensor "A–" (S105). Wenn A ≥ Vmid und
B < Vmid nicht erfüllt sind
(S103) und (B – Vmid) ≥ (Vmid – A) nicht erfüllt ist
(S104), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest, daß die Erkennungssignale
A und B sich in einem Bereich "d" der 7 befinden,
und wählt
den effektiven Sensor "B–" (S115).
-
Anschließend stellt
die Verarbeitungseinheit 14 fest, ob der im vorhergehenden
Abtastzyklus gewählte
Sensor "A+" war (S11). Wenn
der effektive Sensor in dem vorhergehenden Schritt "A#" war, addiert die
Verarbeitungseinheit 14 die Veränderung des Erkennungssignals,
welche den Verschiebungswinkel des aktuellen Abtastzyklus gegenüber dem vorherigen
Abtastzyklus (A – dem
Sensorwert im vorhergehenden Zyklus) zu dem integrierten Lenkwinkel bis
zum vorhergehenden Abtastzyklus und gibt das Ergebnis als Drehwinkel
aus (S21).
-
Da
in diesem Fall der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "A+" war und der Erkennungssignalwert
A sich in einem linearen Bereich befand, gelangt der Erkennungssignalwert
A des effektiven Sensors "A+" nicht vor diesem
Abtastzyklus in einen nicht-linear veränderten Bereich. Da die Zunahme/Verringerung
des Erkennungssignalwerts der Zunahme/Verringerung des integrierten
Lenkwinkels entspricht, kann die Veränderung des Erkennungssignals
aus dem Erkennungssignalwert A dieses Abtastzyklus berechnet werden.
-
Wenn
der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus nicht "A+" war (S11), beurteilt
die Verarbeitungseinheit 14, ob der effektive Sensor im vorhergehenden
Abtastzyklus "A–" war (S12).
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Wenn
der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "A–" war (S12), subtrahiert die Verarbeitungseinheit 14 die
Veränderung
des Erkennungssignals, welche den Verschiebungswinkel vom vorhergehenden
Abtastzyklus zum aktuellen Abtastzyklus angibt (A – dem Sensorwert
des vorhergehenden Zyklus) vom integrierten Lenkwinkel bis zum vorhergehenden
Abtastzyklus und gibt das Ergebnis als den Drehwinkel (S22) aus.
-
Da
in diesem Fall der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "A–" war und der Erkennungssignalwert A
sich in einem linearen Bereich befand, gelangt der Erkennungssignalwert
A des effektiven Sensors "A–" nicht vor diesem
Abtastzyklus in einen nicht-linear veränderten Bereich. Da die Zunahme/Verringerung
des Erkennungssignalwerts der Zunahme/Verringerung des integrierten
Lenkwinkels entspricht, wird die Veränderung des Erkennungssignals
von dem integrierten Lenkwinkel subtrahiert und die Veränderung
des Erkennungssignals kann aus dem Erkennungssignal A dieses Abtastzyklus
berechnet werden.
-
Wenn
der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus nicht "A–" war (S12), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest,
ob der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "B+" war (S13).
-
Wenn
der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "B+" war (S13), addiert
die Verarbeitungseinheit 14 die Veränderung des Erkennungssignals,
welche den Verschiebungswinkel vom vorhergehenden Abtastzyklus zum
aktuellen Abtastzyklus angibt (B – dem Sensorwert im vorhergehenden Zyklus),
zu dem integrierten Lenkwinkel bis zum vorhergehenden Abtastzyklus
und gibt das Ergebnis als Drehwinkel (S23) aus.
-
Da
in diesem Fall der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "B+" war und der Erkennungssignalwert
B sich in einem linearen Bereich befand, gelangt der Erkennungssignalwert
B des effektiven Sensors "B+" nicht vor diesem
Abtastzyklus in einen nicht-linear veränderten Bereich. Da die Zunahme/Verringerung
des Erkennungssignalwerts der Zunahme/Verringerung des integrierten
Lenkwinkels entspricht, wird die Veränderung des Erkennungssignals
zu dem integrierten Lenkwinkel addiert und die Veränderung
des Erkennungssignals kann aus dem Erkennungssignal B dieses Abtastzyklus
berechnet werden.
-
Wenn
der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus nicht "B+" war (S13), stellt
die Verarbeitungseinheit 14 fest, ob der effektive Sensor
im vorhergehenden Abtastzyklus "B–" war (S14).
-
Wenn
der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "B–" war (S14 in 4), subtrahiert die
Verarbeitungseinheit 14 die Veränderung des Erkennungssignals,
welche den Verschiebungswinkel vom vorhergehenden Abtastzyklus zum
aktuellen Abtastzyklus angibt (B – dem Sensorwert im vorhergehenden
Zyklus), zu dem integrierten Lenkwinkel bis zum vorhergehenden Abtastzyklus
und gibt das Ergebnis als Drehwinkel (S24) aus.
-
Da
in diesem Fall der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus "B–" war und der Erkennungssignalwert B
sich in einem linearen Bereich befand, gelangt der Erkennungssignalwert
B des effektiven Sensors "B–" nicht vor diesem
Abtastzyklus in einen nicht-linear veränderten Bereich. Da die Zunahme/Verringerung
des Erkennungssignalwerts der Zunahme/Verringerung des integrierten
Lenkwinkels entspricht, wird die Veränderung des Erkennungssignals
von dem integrierten Lenkwinkel subtrahiert und die Veränderung
des Erkennungssignals kann aus dem Erkennungssignal B dieses Abtastzyklus
berechnet werden.
-
Wenn
der effektive Sensor im vorhergehenden Abtastzyklus nicht "B–" war (S14), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest,
daß der
effektive Sensor im vorhergehenden Zyklus nicht gewählt wurde
(S15), d.h. ein Lenkbeginnzeitpunkt vorlag und daher der Lenkwinkel
Null ist, und gibt diesen Wert las Drehwinkel aus (S16).
-
Wenn
der effektive Sensor in diesem Abtastzyklus "A+" oder "A–" ist (S17), wählt die Verarbeitungseinheit 14 den
Erkennungssignalwert A dieses Abtastzyklus (S25) als den "Sensorwert des vorhergehenden
Zyklus" zur Verwendung
in den Vorgängen (S21,
S22, S23, S24) und ersetzt den "im
vorhergehenden Zyklus gewählten
Sensor" durch den "in diesem Zyklus
gewählten
Sensor" (S20) und
kehrt zurück.
-
Wenn
der effektive Sensor in diesem Abtastzyklus nicht "A+" oder "A–" ist (S17), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest,
ob der in diesem Abtastzyklus gewählte effektive Sensor "B+" oder "B–" ist (S18).
-
Wenn
der in diesem Abtastzyklus gewählte effektive
Sensor "B+" oder "B–" ist (S18), wählt die Verarbeitungseinheit 14 den
Erkennungssignalwert B dieses Abtastzyklus (S26) als den "Sensorwert des vorhergehenden
Zyklus" zur Verwendung
in den Vorgängen
(S21, S22, S23, S24) und ersetzt den "im vorhergehenden Zyklus gewählten Sensor" durch den "in diesem Zyklus
gewählten
Sensor" (S20) und kehrt
zurück.
-
Wenn
der in diesem Abtastzyklus gewählte Sensor
nicht "B+" oder "B–" ist (S18), stellt die Verarbeitungseinheit 14 fest,
daß der
effektive Sensor nicht gewählt
wurde (S19) und wählt "Sensor nicht gewählt" anstatt "Sensor im vorherigen
Zyklus gewählt" (S20) und kehrt
zurück.
-
Wenn
auf die Eingangswelle 16 Lenkdrehmoment aufgebracht wird,
wird in der Torsionsstange 19 ein Torsionswinkel erzeugt,
der zu einer Differenz zwischen den Drehwinkeln der Eingangswelle 16 und der
Ausgangswelle 17.
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Die
Differenz zwischen dem Erkennungssignal des Magnetsensors 1A und
dem Erkennungssignal des Magnetsensors 2A, oder die Differenz
zwischen dem Erkennungssignal des Magnetsensors 1B oder
dem Erkennungssignal des Magnetsensors 2B entspricht der
Differenz zwischen den Drehwinkeln der Eingangswelle 16 und
der Ausgangswelle 17 (relative Winkelverschiebung). Diese
relative Winkelverschiebung entspricht dem in Abhängigkeit
von dem auf die Eingangswelle 16 aufgebrachten Lenkdrehmoment
in der Torsionsstange 19 erzeugten Torsionswinkel, welche
die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17 miteinander
verbindet. Die Verarbeitungseinheit 14 kann daher das auf
die Eingangswelle 16 aufgebrachte Lenkdrehmoment basierend auf
der zuvor beschriebenen Differenz zwischen den Erkennungssignalen
berechnen.
-
Es
sei darauf hingewiesen, daß das
zuvor dargestellte Ausführungsbeispiel
1 die vorliegende Erfindung als die Ziele 15 mit der in 2 dargestellten
Ausbildung darstellt, jedoch ist es ebenfalls möglich, ähnliche Effekte zu erzielen,
selbst wenn die Ziele 15 eine andere Ausbildung als in 2 dargestellt haben,
beispielsweise die Ausbildungen nach 9, 10, 11, 12, 13 und 14.
-
Ausführungsbeispiel 2
-
8 ist
ein vertikaler Querschnitt zur Darstellung des Aufbaus eines wesentlichen
Teils des Ausführungsbeispiels 2 einer
erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
Diese Lenkvorrichtung weist eine obere Welle 34 mit einem
oberen Endbereich, an dem ein Lenkrad 1 angebracht ist,
und einem unteren Endbereich auf, mit dem eine zylindrische Eingangswelle 16 und
der obere Endbereich einer Torsionsstange 19 (Verbindungswelle),
der in die Eingangswelle 16 eingesetzt wird, mittels eines
ersten Stehbolzens 35 verbunden sind. Eine zylindrische
Ausgangswelle 17 ist mit dem unteren Endbereich der Torsionsstange 19 durch
einen zweiten Stehbolzen 30 verbunden. Die obere Welle 34,
die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17,
sind durch Lager 33, 32 und 31 jeweils
drehbar in einem Gehäuse 24 gestützt.
-
Das
Gehäuse 24 ist
an einem stationären Teil
des Chassis eines Automobils mittels eines Befestigungsbügels 25 angebracht.
-
Das
Gehäuse 24 enthält das Sensorgehäuse 11 der
in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel
1 erläuterten
Drehmomenterkennungsvorrichtung zum Erkennen des Lenkdrehmoments
durch die relative Winkelverschiebung der Eingangswelle 16 und
der Ausgangswelle 17, welche durch die Torsionsstange 19 verbunden
sind; und einen Untersetzungsmechanismus 28 zum Verringern
der Drehung eines elektrischen Servolenkmotors 27, der
auf der Basis des Ergebnisses der durch den Drehmomenterkennungssensor
erfolgten Erkennung angesteuert wird, um die Betätigung des Lenkmechanismus
entsprechend der Drehung des Lenkrades 1 durch das Drehen
des Elektromotors 27 zu unterstützen und die zum Lenken erforderliche
Lenkkraft des Fahrers zu verringern. Der untere Endbereich der Ausgangswelle 17 ist über ein
Kardangelenk mit einem Lenkmechanismus vom Zahnstangentyp verbunden.
-
Bei
der in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel
1 erläuterten
Drehmomenterkennungsvorrichtung ist die scheibenförmige Zielplatte 12 (Drehteil)
an einer Position nahe einem mit der Ausgangswelle 17 verbundenen
Endbereich an der Eingangswelle 16 koaxial angesetzt und
befestigt, und mehrere Ziele 15 sind nebeneinander auf
der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12 vorgesehen.
-
Eine
Zielplatte 12 mit Zielen 15 ähnlich der zuvor beschriebenen
ist auch an einem der Eingangswelle 16 zugewandten Endbereich
der Ausgangswelle 17 angesetzt und befestigt. Die Ziele 16 der
Zielplatte 12 auf der Seite der Ausgangswelle 17 und
die Ziele 15 der Zielplatte 12 auf der Seite der Eingangswelle 16 sind
miteinander ausgerichtet und in Umfangsrichtung beieinanderliegend
angeordnet.
-
Das
Sensorgehäuse 11 ist
außerhalb
beider Zielplatten 11 angeordnet, so daß es den Außenrändern der Ziele 15 auf
dem Außenumfang
der Zielplatten 12 zugewandt ist. Das Sensorgehäuse 11 ist
fest gestützt,
indem es in ein Durchgangsloch 26 im Gehäuse 24 eingesetzt
ist.
-
Wie
im Ausführungsbeispiel
1 erläutert,
sind die Magnetsensoren 1A, 1B, die verschiedenen
Bereichen in Umfangsrichtung der Ziele 15 auf Seiten der
Eingangswelle 16 zugewandt sind, und die Magnetsensoren 2A, 2B,
die verschiedenen Bereichen in Umfangsrichtung der Ziele 15 auf
Seiten der Ausgangswel le 17 zugewandt sind, in dem Sensorgehäuse 11 enthalten,
so daß ihre
Positionen in Umfangsrichtung korrekt ausgerichtet sind.
-
Die
folgende Beschreibung erläutert
die Funktionsweise der Lenkvorrichtung mit einem derartigen Aufbau.
-
Wenn
die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17 ohne
Verdrehen der Torsionsstage 19 gedreht werden, drehen sich
die Eingangswelle 16, die Ausgangswelle 17 und
die Torsionsstange 19 als ein Körper.
-
Wenn
die Torsionsstange 19 verdreht wird und die Eingangswelle 16 sowie
die Ausgangswelle 17 infolge der Aufbringung eines Lenkdrehmoments auf
das Lenkrad 1 gedreht werden, weisen die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B eine
Spannungsdifferenz entsprechend dem Torsionswinkel auf. Die jeweiligen
Erkennungssignale werden der Verarbeitungseinheit 14 (1)
zugewandt und die Verarbeitungseinheit 14 kann den Torsionswinkel
ermitteln, indem sie die Spannungsdifferenz berechnet, und gibt
ein dem Lenkdrehmoment entsprechendes Signal aus.
-
Ferner
kann die Verarbeitungseinheit 14 den Drehwinkel (Lenkwinkel)
des Lenkrads 1 unter Verwendung der Erkennungssignale berechnen
und ausgeben.
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Das
dem Lenkdrehmoment entsprechende Signal und das den Drehwinkel des
Lenkrads 1 angebende Signal werden einer (nicht dargestellten)
Steuervorrichtung zugeführt
und die Steuervorrichtung steuert die Drehung des Elektromotors 27 basierend auf
den zugeführten
Signalen.
-
Ausführungsbeispiel 3
-
9 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
3 der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel
3 sind anstelle der Ziele 15 mit den ersten Schrägbereichen 15a und
den zweiten Schrägbereichen 15b Ziele 20 durch
Vorsprünge ausgebildet,
die aus magnetischem Material bestehen und in im wesentlichen gleichen
Abständen
in Drehrichtung des Drehteils angeordnet sind, welches die Eingangswelle 16 und
die Ausgangswelle 17 umfaßt.
-
Die
Ziele 20 bestehen aus Zähnen 21A eines magnetischen
Stirnrads 21 mit einem involuten Zahnprofil, und ringförmige Stirnräder 21 sind
an der Eingangswelle 16 und an der Ausgangswelle 17 angesetzt
und befestigt. Es ist ferner ebenso möglich, daß die Eingangswelle 16 und
die Ausgangswelle 17 unter Verwendung von magnetischem
Material gebildet werden und die Zähne 21A durch Schneiden
von Zahnrädern
in die Umfangsflächen
der Eingangswelle 16 und der Ausgangwelle 17 gebildet
werden.
-
Die
Magnetsensoren 1A, 2A und die Magnetsensoren 1B, 2B,
die in verschiedenen Bereichen im Umfangsrichtung des Drehteils
den Zielen 20 zugewandt angeordnet sind und kontinuierlich
Erkennungssignale entsprechend der Drehung des Drehteils ausgeben,
weisen eine Phasendifferenz von beispielsweise 90° in Umfangsrichtung
des Drehteils auf, das die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17 umfaßt. Daher
können
das Erkennungssignal des Magnetsensors 1A und das Erkennungssignal des
Magnetsensors 1B hinsichtlich Bereichen nahe der verzerrten
Bereiche, in denen eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
vorliegt, gegenseitig komplementiert werden, und das gleiche gilt
für die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 2A und 2B.
-
Im
Ausführungsbeispiel
3 wird das Magnetfeld in gegenüberliegenden
Bereichen stärker,
in denen das Ziel 20 den Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B zugewandt
ist, welche außerhalb
der Radialrichtung der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 den Zielen 20 zugewandt
angeordnet sind, während
das Magnetfeld in nicht gegenüberliegenden
Bereichen schwächer
wird. Da ein stärkerer
Magnetfeldbereich und ein schwächerer
Magnetfeldbereich periodisch erzeugt werden, gibt jeder Magnetsensor 1A, 2A, 1B, 2B entsprechend
dem Durchgang eines Ziels 20 ein Erkennungssignal aus,
das einer Sinuswelle angenähert
ist.
-
Die
Erkennungssignale haben eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
nahe dem Übergang
vom Anstieg zum Abstieg oder vom Abstieg zum Anstieg, können jedoch
gegenseitig durch das zuvor beschriebene Signalverarbeitungsverfahren komplementiert
werden.
-
Da
die anderen Strukturen und Funktionen gleich denjenigen des Ausführungsbeispiels 1 sind, werden ähnliche
Teile mit den selben Bezugszeichen versehen und ihre detaillierte
Erläuterung
und die Erläuterung
der Funktionen entfallen.
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Ausführungsbeispiel 4
-
10 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels 4 der
Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und 11 ist eine Querschnittsdarstellung des
Aufbaus des Ausführungsbeispiels 4.
-
Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
nach Ausführungsbeispiel
4 sind anstelle der Ziele 15 mit den ersten Schrägbereichen 15a und
den zweiten Schrägbereichen 15b Ziele 22 durch
Zahnlücken zwischen
Vertiefungen gebildet, die mit im wesentlichen gleichen Abständen in
Drehrichtung des Drehteils, welches die Eingangswelle 16 und
die Ausgangswelle 17 umfaßt, zur Bildung der Zahnlücken angeordnet
sind.
-
Die
Ziele 22 bestehen aus Zahnlücken 23c zwischen
Vertiefungen 23b, die durch rechteckige Durchgangslöcher in
zylindrischen Bereichen 23a von aus magnetischem Material
bestehenden Drehteilen 23 gebildet sind, welche an der
Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 angesetzt
und befestigt sind und zylindrische Bereiche 23a aufweisen. Die
Zahnlücken
sind derart gebildet, daß jeder
der Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B ein
Erkennungssignal ausgibt, das einer Sinus- oder Dreieckswelle angenähert ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß jede Vertiefung 23b ein
nicht durchgehendes Loch anstelle eines Durchgangslochs sein kann.
Durch verwenden der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 aus
magnetischem Material, ist es möglich,
die Vertiefungen 23b in den Umfangsflächen der Eingangswelle 16 und
der Ausgangswelle 17 auszubilden. Es ist ferner ebenfalls
möglich,
die Vertiefungen 23b anstatt in den Umfangsflächen in
Flächen
in Flächen, die
in radialer Richtung der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 liegen,
um die Drehmitte der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 auszubilden.
In diesem Fall ist jeder der Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B an
einer der in Radialrichtung liegenden Fläche zugewandten Position angeordnet.
-
Die
Magnetsensoren 1A, 2A und die Magnetsensoren 1B, 2B,
die in unterschiedlichen Bereichen in Umfangsrichtung der Drehteile 23 den
Zielen 22 zugewandt sind und kontinuierlich Erkennungssignale
entsprechend der Drehung der Drehteile 23 ausgeben, weisen
eine Phasendifferenz von beispielsweise 90° zwischen ihren elektrischen
Winkeln in der Umfangsrichtung der Drehteile 23 auf. Daher können das
Erkennungssignal des Magnetsensors 1A und das Erkennungssignal
des Magnetsensors 1B bezüglich Bereichen nahe der verzerrten
Bereiche, in denen eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
vorliegt, gegenseitig komplementiert werden, und gleiches gilt für die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 2A und 2B.
-
Im
Ausführungsbeispiel
4 wird das Magnetfeld in gegenüberliegenden
Bereichen stärker,
in denen das Ziel 22 den Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B zugewandt
ist, welche außerhalb
der Radialrichtung der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 den Zielen 22 zugewandt
angeordnet sind, während
das Magnetfeld in nicht gegenüberliegenden
Bereichen schwächer
wird. Da ein stärkerer
Magnetfeldbereich und ein schwächerer
Magnetfeldbereich periodisch erzeugt werden, gibt jeder Magnetsensor 1A, 2A, 1B, 2B entsprechend
dem Durchgang eines Ziels 22 ein Erkennungssignal aus,
das einer Sinuswelle oder einer Dreieckswelle angenähert ist.
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Die
Erkennungssignale haben eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
nahe dem Übergang
vom Anstieg zum Abstieg oder vom Abstieg zum Anstieg, können jedoch
gegenseitig durch das zuvor beschriebene Signalverarbeitungsverfahren komplementiert
werden.
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Da
die anderen Strukturen und Funktionen gleich denjenigen des Ausführungsbeispiels
1 sind, werden ähnliche
Teile mit den selben Bezugszeichen versehen und ihre detaillierte
Erläuterung
und die Erläuterung
der Funktionen entfallen.
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Ausführungsbeispiel 5
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12 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels
5 der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und 13 ist eine Draufsicht auf einen
Zielbereich, welche den Aufbau des Ausführungsbeispiels 6 zeigt.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
nach Ausführungsbeispiel
5 sind anstelle der Ziele 15 mit den ersten Schrägbereichen 15a und
den zweiten Schrägbereichen 15b Ziele 36 aus
magnetisierten Bereichen 36a gebildet, welche derart magnetisiert sind,
daß die
Magnetpole in im wesentlichen gleichen Abständen in der Drehrichtung des
Drehteils, das aus der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 besteht,
umgekehrt sind, d.h. derart, daß der
N-Pol und der S-Pol in im wesentlichen gleichmäßigen Intervallen vorliegen.
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Die
Ziele 36 werden durch Magnetisieren von Magnetringen 37,
welche an der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 angesetzt
und befestigt werden, mit einem N- und einem S-Pol gebildet, so
daß jeder
der Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B ein einer
Sinuswelle oder einer Dreieckswelle angenähertes Erkennungssignal ausgeben
kann. Es sei darauf hingewiesen, daß die magnetisier ten Bereiche 36a in
den Flächen
gebildet sein können,
welche in Radialrichtung der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 liegen,
anstatt in den Umfangsflächen um
die Drehmitte der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 ausgebildet
zu sein. In diesem Fall ist jeder der Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B an
einer Stelle angeordnet, die der in Radialrichtung liegenden Fläche zugewandt
ist.
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Die
Magnetsensoren 1A, 2A und die Magnetsensoren 1B, 2B,
die in unterschiedlichen Bereichen in Umfangsrichtung der aus den
Magnetringen 37 bestehenden Drehteile den Zielen 36 zugewandt sind
und kontinuierlich Erkennungssignale entsprechend der Drehung der
Magnetringe 37 ausgeben, weisen eine Phasendifferenz von
beispielsweise 90° zwischen
ihren elektrischen Winkeln in der Umfangsrichtung der Magnetringe 37 auf.
Daher können
das Erkennungssignal des Magnetsensors 1A und das Erkennungssignal
des Magnetsensors 1B bezüglich Bereichen nahe der verzerrten
Bereiche, in denen eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
vorliegt, gegenseitig komplementiert werden, und gleiches gilt für die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 2A und 2B.
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Wie
in der 13 gezeigt, werden bei dem Ausführungsbeispiel
5 ein starker Magnetfeldbereich und ein schwacher Magnetfeldbereich
periodisch erzeugt, da die Linie der Magnetkraft der N-Pole der Ziele 36 von
den jeweiligen S-Polen
absorbiert wird.
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Im
Ausführungsbeispiel
5 gibt jeder der Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B,
die außerhalb
der Radialrichtung der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 den
Zielen 36 zugewandt sind, je nach dem Durchgang eines jeweiligen
Ziels 36 ein Erkennungssignal aus, das einer Sinuswelle-
oder einer Dreieckswelle angenähert
ist.
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Die
Erkennungssignale haben eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
nahe dem Übergang
vom Anstieg zum Abstieg oder vom Abstieg zum Anstieg, können jedoch
gegenseitig durch das zuvor beschriebene Signalverarbeitungsverfahren komplementiert
werden.
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Da
die anderen Strukturen und Funktionen gleich denjenigen des Ausführungsbeispiels
1 sind, werden ähnliche
Teile mit den selben Bezugszeichen versehen und ihre detaillierte
Erläuterung
und die Erläuterung
der Funktionen entfallen.
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Ausführungsbeispiel 6
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14 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ausführungsbeispiels 6 der
Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Drehwinkelerkennungsvorrichtung und die Drehmomenterkennungsvorrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel
6 sind durch Magnetisieren von Zielen 38 gebildet, welche
die gleiche Konfiguration aufweisen wie die Ziele 15 mit
den ersten Schrägbereichen 15a und
den zweiten Schrägbereichen 15b, so
daß die
Magnetpole in im wesentlichen gleichen Intervallen auf der Umfangsfläche eines
Drehteils 39, das an der Eingangswelle 16 und
der Ausgangswelle 17 angesetzt und befestigt ist, umgekehrt
sind.
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Im
Ausführungsbeispiel
6 sind die Ziele 38 auf der Umfangsfläche des scheibenförmigen Drehteils 39 aus
magnetischem Material magnetisiert. infolgedessen ist es möglich, die
auf der Umfangsfläche
des Drehteils 39 liegenden Ziele 38 zu erhalten, ohne
die ersten Schrägbereiche 15a und
die zweiten Schrägbereiche 15b als
die vorstehenden Stangen wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 auszubilden.
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Die
Magnetsensoren 1A, 2A und die Magnetsensoren 1B, 2B,
die in unterschiedlichen Bereichen in Umfangsrichtung des Drehteils 39 den
Zielen 38 zugewandt sind und kontinuierlich Erkennungssignale
entsprechend der Drehung des Drehteils 39 ausgeben, weisen
eine Phasendifferenz von beispielsweise 90° zwischen ihren elektrischen
Winkeln in der Umfangsrichtung des Drehteils 39 auf. Daher können das
Erkennungssignal des Magnetsensors 1A und das Erkennungssignal
des Magnetsensors 1B bezüglich Bereichen nahe der verzerrten
Bereiche, in denen eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
vorliegt, gegenseitig komplementiert werden, und gleiches gilt für die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 2A und 2B.
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Im
Ausführungsbeispiel
6 gibt jeder der Magnetsensoren 1A, 2A, 1B, 2B,
die außerhalb
der Radialrichtung der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 den
Zielen 38 zugewandt sind, je nach dem Durchgang eines jeweiligen
Ziels 38 ein Erkennungssignal aus, das einer Sinuswelle-
oder einer Dreieckswelle angenähert
ist.
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Die
Erkennungssignale haben eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
nahe dem Übergang
vom Anstieg zum Abstieg oder vom Abstieg zum Anstieg, können jedoch
gegenseitig durch das zuvor beschriebene Signalverarbeitungsverfahren komplementiert
werden.
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Da
die anderen Strukturen und Funktionen gleich denjenigen des Ausführungsbeispiels
1 und des Ausführungsbeispiels
5 sind, werden ähnliche Teile
mit den selben Bezugszeichen versehen und ihre detaillierte Erläuterung
und die Erläuterung
der Funktionen entfallen.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß im
Ausführungsbeispiel
5 zwar die Ziele auf den Umfangsflächen der Magnetringe 37 derart
magnetisiert sind, daß die
Magnetpole in im wesentlichen gleichen Intervallen wechseln, jedoch
ist es auch möglich,
Ziele durch Vorsehen mehrerer Magnetbereiche in im wesentlichen
gleichen Intervallen auf der Umfangsfläche eines nicht magnetischen
Drehteils ohne Magnetisierung vorzusehen, so daß die Ziele in Bezug auf den
Umfangsbereich magnetisch diskontinuierlich sind.
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Bei
dem oben erörterten
Ausführungsbeispiel
6 sind die Ziele 38, welche die gleiche Konfiguration wie
die Ziele 15 mit den ersten Schrägbereichen 15a und den
zweiten Schrägbereichen 15b aufweisen,
zwar auf der Umfangsfläche
des aus magnetischem Material bestehenden Drehteils 39 magnetisiert,
jedoch ist es ebenfalls möglich,
magnetisches Material zur Bildung von Zielen, welche die gleiche Konfiguration
wie die Ziele 15 mit den ersten Schrägbereichen 15a und
den zweiten Schrägbereichen 15b aufweisen,
auf der Umfangsfläche
eines aus einem nicht magnetischen Material bestehenden Drehteil
auszubilden und den Umfangsrand der aus dem magnetischen Material
bestehenden Ziele als nicht magnetische Bereiche auszubilden, so
daß die
Ziele in bezug auf den Umfangsrandbereich magnetisch diskontinuierlich
sind. Alternativ ist es möglich,
ein nicht magnetisches Material zur Bildung der Ziele, welche die
gleiche Konfiguration wie die Ziele 15 mit den ersten Schrägbereichen 15a und
den zweiten Schrägbereichen 15b aufweisen,
zu verwenden und den Umfangsrand der aus dem nicht magnetischen Material
bestehenden Ziele als magnetische Bereiche auszubilden, so daß die Ziele
in bezug auf den Umfangsrandbereich magnetisch diskontinuierlich sind.
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Gemäß der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
nach Anspruch 1 ist es möglich,
einen nicht-linear veränderten
Bereich eines Erkennungssignals nahe einem verzerrten Bereich eines
Erkennungssignals, in dem eine maximale nichtlineare Veränderungsrate
vorliegt, auf einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen wird, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfache
Verarbeitung zu berechnen.
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Gemäß der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
nach Anspruch 2 ist es möglich,
einen Bereich eines Erkennungssignals nahe einem verzerrten Bereich
eines Erkennungssignals, in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
vorliegt, auf einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen wird, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfache
Verarbeitung zu berechnen.
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Gemäß der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
von Anspruch 3, ist es möglich,
das Ziel auf einfache Weise auszubilden, eine einfache Handhabung
zu erreichen und eine Verringerung der Teilekosten zu erzielen sowie
einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals,
in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate gegeben ist, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 4 ist es möglich, die
Ziele auf einfache Weise beispielsweise durch zahnradartiges Einschneiden
in die Umfangsfläche
des Drehteils zu bilden und eine Kostenverringerung zu erreichen,
und einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals,
in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate gegeben ist, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 5 ist es möglich, die
Ziele auf einfache Weise durch Vorsehen eines zylindrischen Bereichs
auf dem Drehteil und durch Bilden von Zahnlücken zu formen, welche als
Durchgangslöcher
in dem zylindrischen Bereich ausgebildet sind, und so eine Kostenverringerung
zu erreichen und einen Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines
Erkennungssignals, in dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate
gegeben ist, auf einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach Anspruch 6 ist es möglich, magnetische
Ziele im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Permanentmagnet an dem
Drehteil vorgesehen ist, auf einfache Weise zu bilden und einen
Bereich nahe einem verzerrten Bereich eines Erkennungssignals, in
dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate gegeben ist, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
geschaffen ist, die in der Lage ist, den Drehwinkel durch einfaches
Verarbeiten zu berechnen.
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Bei
der Drehmomenterkennungsvorrichtung von Anspruch 7 ist es möglich, einen
nicht-linear veränderten
Bereich eines Erkennungssignals nahe einem verzerrten Bereich, in
dem eine maximale nicht-lineare Veränderungsrate vorliegt, auf
einfache Weise zu eliminieren, wodurch eine Drehmomenterkennungsvorrichtung
geschaffen wird, die in der Lage ist, das Drehmoment durch einfache
Verarbeitung zu berechnen.
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Gemäß der Lenkvorrichtung
von Anspruch 8 ist es möglich,
eine Lenkvorrichtung mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung von
Anspruch 7 zu schaffen.