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Hintergrund der Erfindung
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1. Sachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich eine Kraftfahrzeuglenkvorrichtung
mit einer Servolenkvorrichtung, welche einen Elektromotor verwendet,
und eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung sowie eine Drehmomenterkennungsvorrichtung
für diese.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
bei der ein oder mehrere Ziele an einem Drehteil vorgesehen sind,
so dass eine erste Erkennungseinrichtung während des Rotierens des Drehteils
ein Erkennungssignal ausgibt, eine zweite Erkennungseinrichtung
ein Erkennungssignal mit einer Phase ausgibt, die von derjenigen
des Erkennungssignals der ersten Erkennungseinrichtung verschieden
ist, und der Drehwinkel des Drehteils auf der Basis der von der
ersten Erkennungseinrichtung und der zweiten Erkennungseinrichtung
ausgegebenen Erkennungssignale erkannt wird, eine Drehmomenterkennungsvorrichtung zum
Erkennen von auf eine erste Welle aufgebrachtem Drehmoment in Abhängigkeit
von einem in einer die erste Welle und eine zweite Welle verbindenden Verbindungswelle
erzeugten Torsionswinkel, und eine Lenkvorrichtung zum Erzeugen
einer Lenkunterstützungskraft
auf der Basis der Erkennungsergebnisses der Drehmomenterkennungsvorrichtung.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Sogenannte
elektrische Servolenkvorrichtungen, bei denen ein Elektromotor angetrieben
wird, um die Lenkung in einer Kraftfahrzeuglenkvorrichtung zu unterstützen und
die Belastung für
den Fahrer zu verringern, sind bekannt. Diese Vorrichtung umfasst
eine mit einem Lenkrad verbundene Eingangswelle, eine mit den zu
lenkenden Rädern über ein
Zahnstangengetriebe verbundene Ausgangswelle und eine Verbindungswelle
zum Verbinden der Eingangswelle mit der Ausgangswelle. Bei dieser
Vorrichtung erkennt eine Drehmomenterkennungsvorrichtung ein auf
die Eingangswelle aufgebrachtes Lenkdrehmoment, das von dem in der
Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkel abhängt, und ein mit der Ausgangswelle
verbundener elektrischer Servolenkungsmotor wird auf der Basis des
von der Drehmomenterkennungsvorrichtung erkannten Drehmoments angetrieben
und gesteuert.
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Die
Anmelderin dieser Anmeldung in Japan hat in der
Japanischen Patentanmeldung 2001-292534 eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung vorgeschlagen, bei der an einem
Drehteil ein oder mehr Ziele vorgesehen sind, so dass eine erste Erkennungseinrichtung
ein Erkennungssignal während
des Rotierend des Drehteils ausgibt, eine zweite Erkennungsvorrichtung
ein Erkennungssignal mit einer Phase ausgibt, die von derjenigen
des von der ersten Erkennungseinrichtung ausgegebenen Erkennungssignals
verschieden ist, und der Drehwinkel des Drehteils auf der Basis
der von der ersten Erkennungseinrichtung und der zweiten Erkennungseinrichtung
ausgegebenen Erkennungssignale erkannt wird; eine Drehmomenterkennungsvorrichtung,
deren Eingangswelle und deren Ausgangswelle jeweils mit der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
verbunden sind, und ein auf die Eingangswelle aufgebrachtes Drehmoment
in Abhängigkeit
von einem in einer die Eingangswelle und die Ausgangswelle verbindenden Verbindungswelle
erzeugten Torsionswinkel erkannt wird; und eine Lenkvorrichtung
zum Erzeugen einer Lenkunterstützungskraft
auf der Basis des Erkennungsergebnisses der Drehmomenterkennungsvorrichtung.
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Da
die vorgenannte Drehwinkelerkennungsvorrichtung nicht spezifizieren
kann, welches Ziel von den jeweiligen Erkennungsvorrichtungen erkannt wird,
erkennt die Vorrichtung nur einen relativen Drehwinkel. Die Vorrichtung
genügt,
um ein auf die Eingangswelle aufgebrachtes Drehmoment zu erfassen.
Die Vorrichtung hat jedoch ein Problem dahingehend, dass sie nicht
in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen, der zum
Steuern der Lenkvorrichtung erforderlich ist, um eine Lenkunterstützungskraft
zu erzeugen.
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Eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 ist in
DE 100 36
281 A1 beschrieben. Die Winkelerkennungsvorrichtung weist
zwei Räder
auf, wobei jedes Rad auf einer Seite erste Ziele und auf der anderen
Seite zweite Ziele aufweist, so dass insgesamt vier Gruppen von
Zielen als runde Ringe vorgesehen sind. Jeder Zielring arbeitet
mit einem Sensorelement zusammen, das an einer festen Position angeordnet
ist.
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Überblick über die Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen, eine
Drehmomenterkennungsvorrichtung und eine Lenkvorrichtung zu schaffen.
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Die
erfindungsgemäße Drehwinkelerkennungsvorrichtung
ist in Anspruch 1 definiert.
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Dementsprechend
ist jede Gruppe der ersten Ziele, der zweiten Ziele, der dritten
Ziele und der vierten Ziele auf einer separaten Zielplatte vorgesehen.
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Die
vorliegende Erfindung soll eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen, eine
Drehmomenterkennungsvorrichtung und eine Lenkvorrichtung schaffen.
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Bei
dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung
und die zweite Erkennungseinrichtung während des Rotierens des Drehteils
Erkennungssignale mit voneinander verschiedenen Phasen aus, indem
sie die ersten Ziele verwenden. Während des Rotierens des Drehteils
geben die dritte Erkennungseinrichtung und die vierte Erkennungseinrichtung
Erkennungssignale mit voneinander verschiedenen Phasen aus, indem
sie die zweiten Ziele verwenden. Der Drehwinkel des Drehteils wird
auf der Basis der Erkennungssignale erkannt, welche die erste Erkennungseinrichtung,
die zwei te Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung
bzw. die vierte Erkennungseinrichtung ausgeben.
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Somit
geben die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung,
die dritte Erkennungseinrichtung bzw. die vierte Erkennungseinrichtung
jeweils sinusförmige
Erkennungssignale aus, welche es ermöglichen, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zu bilden, die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
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Eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem zweiten Aspekt ist dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten Ziele und die zweiten Ziele durch konvexe
Bereiche gebildet sind, die in annähernd gleichen Intervallen
entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile vorgesehen sind.
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Bei
dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung,
die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung
bzw. die vierte Erkennungseinrichtung während des Drehens des Drehteils
jeweils die sinusförmigen
Erkennungssignale periodisch aus, indem sie die ersten Ziele oder
die zweiten Ziele verwenden, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
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Eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem dritten Aspekt ist dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten Ziele und die zweiten Ziele durch nicht-konkave Bereiche
gebildet sind, welche zwischen konkaven Bereichen vorgesehen sind,
so dass die nicht-konkaven Bereiche in annähernd gleichen Intervallen
entlang den Umfangsrichtungen der Drehteile vorgesehen sind.
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Bei
dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung,
die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung
bzw. die vierte Erkennungseinrichtung während des Drehens des Drehteils
jeweils die sinusförmigen
Erkennungssignale periodisch aus, indem sie die ersten Ziele oder
die zweiten Ziele verwenden, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
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Eine
Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem vierten Aspekt ist dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten Ziele und die zweiten Ziele mit Magnetpolen
versehen sind, die derart magnetisiert sind, dass sie in annähernd gleichen
Intervallen abwechselnd mit umgekehrter Polarität entlang den Umfangsrichtungen
der Drehteile vorgesehen sind.
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Bei
dieser Drehwinkelerkennungsvorrichtung geben die erste Erkennungseinrichtung,
die zweite Erkennungseinrichtung, die dritte Erkennungseinrichtung
bzw. die vierte Erkennungseinrichtung während des Drehens des Drehteils
jeweils die sinusförmigen
Erkennungssignale periodisch aus, indem sie die ersten Ziele oder
die zweiten Ziele verwenden, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
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Eine
Drehmomenterkennungsvorrichtung nach einem fünften Aspekt ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach einem der Aspekte
eins bis vier für
eine erste Welle oder eine zweite Welle vorgesehen ist, welche über eine
Verbindungswelle miteinander verbunden sind, die ersten Ziele, die
erste Erkennungseinrichtung und die zweite Erkennungseinrichtung
für die
zweite Welle oder die erste Welle vorgesehen sind, und auf die erste
Welle aufgebrachtes Drehmoment auf der Basis der Differenz zwischen
dem von der ersten Erkennungseinrichtung oder der zweiten Erkennungseinrichtung,
die für
die erste Welle vorgesehen sind, gelieferten Erkennungssignal und
dem von der ersten Erkennungseinrichtung oder der zweiten Erkennungseinrichtung,
die für
die zweite Welle vorgesehen sind, gelieferten Erkennungssignal in
Abhängigkeit
von dem in der Verbindungswelle erzeugten Drehmoment erkannt wird.
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Bei
dieser Drehmomenterkennungsvorrichtung wird das auf die erste Welle
aufgebrachte Drehmoment auf der Basis der Differenz zwischen dem unter Verwendung
der an der zweiten Welle vorgesehenen ersten Ziele von der ersten
Erkennungseinrichtung oder der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegebenen
Erkennungssignal und dem Erkennungssignal, das unter Verwendung
der an der ersten Welle vorgesehenen ersten Ziele von der ersten Erkennungseinrichtung
und der zweiten Erkennungseinrichtung ausgegeben wird, in Abhängigkeit
von dem in der Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkel erkannt.
Es ist somit möglich,
eine Drehmomenterkennungsvorrichtung zu schaffen, die mit einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung
versehen ist, welche in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel
zu erkennen.
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Eine
Drehmomenterkennungsvorrichtung nach einem sechsten Aspekt ist dadurch
gekennzeichnet, dass die in der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
vorgesehenen zweiten Ziele zwischen den an der ersten Welle vorgesehenen
ersten Zielen und den an der zweiten Welle vorgesehenen ersten Zielen
angeordnet sind.
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Bei
dieser Drehmomenterkennungsvorrichtung sind die zweiten Ziele zwischen
den ersten Zielen angeordnet. Selbst wenn die zweiten Ziele auf beiden
Seiten der ersten Welle oder der zweiten Welle angeordnet sind,
können
die Anordnungspositionen der ersten Erkennungseinrichtung, der zweiten Erkennungseinrichtung,
der dritten Erkennungseinrichtung bzw. der vierten Erkennungseinrichtung
derart festgelegt werden, dass sie eine Anordnungsabfolge aufweisen,
wodurch die Herstellungskosten der Vorrichtung verringert werden
können.
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Eine
Lenkvorrichtung nach einem siebten Aspekt umfasst eine erste Welle,
die mit einem Lenkelement verbunden ist; eine zweite Welle, die
mit einem Lenkmechanismus verbunden ist; eine Verbindungswelle zum
Verbinden der ersten Welle mit der zweiten Welle; und die Drehmomenterkennungsvorrichtung
nach dem fünften
oder sechsten Aspekt zum Erkennen des auf die erste Welle aufgebrachten Drehmoments
auf der Basis eines in der Verbindungswelle erzeugten Drehwinkels;
wodurch eine Lenkunterstützung
in Abhängigkeit von
dem durch die Drehmomenterkennungsvorrichtung erkannten Drehmoment
erfolgt.
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Mit
dieser Lenkvorrichtung erkennt die Drehmomenterkennungsvorrichtung
nach dem fünften oder
sechsten Aspekt das auf die erste Welle aufgebrachte Lenkdrehmoment
auf der Basis des in der Verbindungswelle erzeugten Torsionswinkels,
und die Lenkunterstützung
erfolgt in Abhängigkeit
von dem erkannten Lenkdrehmoment, wodurch es möglich ist, eine Lenkvorrichtung
zu schaffen, die mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem
fünften
oder sechsten Aspekt versehen ist.
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Die
genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben
sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und den zugehörigen
Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung der mehreren
Ansichten der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung
nach einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung;
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2A, 2B und 2C zeigen
Wellenformen, welche Beispiele für
die Erkennungssignale von Magnetsensoren zeigen;
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3 zeigt
eine Wellenform, die Beispiele für
die Erkennungssignale von Magnetsensoren darstellen, wobei die Anzahl
der einem Magnetsensor gegenüber
angeordneten Ziele von der Anzahl der dem anderen Magnetsensor gegenüber angeordneten
Ziele verschieden ist;
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4A, 4B und 4C sind
Darstellungen zur Erläuterung
der Anordnungsbeispiele von Zielplatten für die Erkennung des absoluten
Winkels, von Zielplatten für
die Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle, und von Zielplatten
für die Erkennung
des relativen Winkels der Ausgangswelle;
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5 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung
nach einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und
einer Lenkvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und
einer Lenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung; und
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9A, 9B und 9C sind
Darstellungen zur Erläuterung
der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung gemäß dem anderen
Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die
zugehörigen
Zeichnungen beschrieben, welche Ausführungsbeispiele derselben zeigen.
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1 ist
eine schematische Darstellung der Ausbildung einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung, einer
Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung entsprechend
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die hauptsächlich beispielsweise in Kraftfahrzeugen
Anwendung fin det. Bei dieser Lenkvorrichtung ist eine Eingangswelle 16 (ein
als erste Welle fungierendes Drehteil), deren oberer Endbereich
mit einem Lenkrad 1 (einem Lenkteil) verbunden ist, koaxial
mit einer Ausgangswelle 17 (einem als Ausgangswelle fungierenden Drehteil)
verbunden, deren unterer Endbereich mit einem Ritzel 18 in
einem (nicht dargestellten) Lenkmechanismus über eine Torsionsstange 19 (eine
Verbindungswelle) mit geringem Durchmesser verbunden ist, wodurch
eine Lenkwelle 13 zum Verbinden des Lenkrads 1 mit
dem Lenkmechanismus gebildet wird. Die Ausbildung nahe dem Verbindungsbereich zwischen
der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 wird
im folgenden beschrieben.
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Nahen
dem Endbereich der Verbindungsseite der mit der Ausgangswelle 17 verbundenen
Eingangswelle 16, sind die scheibenförmigen Zielplatten 12a und 12b koaxial
auf die Eingangswelle 16 gesetzt und daran befestigt, wobei
die Zielplatte 12a (ein Drehteil) auf der Seite des Lenkrade 1 angeordnet
ist. An der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12a sind mehrere Ziele 3a (erste Ziele)
vorgesehen, bei denen es sich um konvexe Bereiche aus einem magnetischen
Material handelt, beispielsweise 36 Teile, die vorstehend in gleichen
Abständen
in Umfangsrichtung angeordnet sind. Auf der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12b (ein weiteres Drehteil) sind mehrere Ziele 3b (zweite
Ziele) vorgesehen, bei denen es sich um konvexe Bereiche aus magnetischem
Material handelt, die vorstehend in gleichen Abständen in
Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Anzahl der Ziele 3b beträgt beispielsweise
37, welches eine Zahl ist, die zu der Anzahl der Ziele 3a teilerfremd
ist. Die Tatsache, dass zwei Zahlen einander teilerfremd sind, bedeutet,
dass sie keinen gemeinsamen Teile außer 1 haben.
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Die
Ziele 3a und 3b sind durch die Zähne von Stirnrädern gebildet,
welche Evolventenzähne
aufweisen, und die kreisförmigen
Stirnräder
dienen zur Bildung der Zielplatten 12a und 12b sowie
der Ziele 3a und 3b.
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Nahe
dem Endbereich der Verbindungsseite der mit der Eingangswelle 16 verbundenen
Ausgangswelle 17, ist eine Zielplatte 12c (ein
Drehteil), die mit 36 Zielen 3c (erste Ziele) ähnlich den
vorgenannten Zielen 3a versehen ist, ebenfalls an der Ausgangswelle 17 angeordnet
und an dieser befestigt. Die Ziele 3c der Zielplatte 12c auf
der Seite der Ausgangswelle 17 und die Ziele 3a der
Zielplatte 12a auf der Seite der Eingangswelle 16 sind
in Umfangsrichtung ausgerichtet und parallel zueinander vorgesehen.
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Die
als die Ziele 3a, 3b und 3c dienenden Zähne können durch
ritzelmäßiges Schneiden
der Umfangsflächen
der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17,
die jeweils aus magnetischem Material bestehen, gebildet werden.
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Außerhalb
der Zielplatten 12a, 12b und 12c ist
eine Sensorbox 11a jeweils den Außenrändern der auf den Außenumfangsflächen der
Zielplatten angeordneten Ziele 3a, 3b und 3c gegenüberliegend
angeordnet. Die Sensorbox 11a ist an einem stationären Bereich,
beispielsweise einem (nicht dargestellten) Gehäuse angebracht und gestützt, um
die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17 drehbar
zu stützen.
Die Magnetsensoren 1A und 1B (erste Erkennungseinrichtung
und zweite Erkennungseinrichtung), die an unterschiedlichen Positionen
einander gegenüberliegend
in Umfangsrichtung der Ziele 3a auf Seiten der Eingangswelle 16 angeordnet
sind, und die Magnetsensoren 2A und 2B (erste
Erkennungseinrichtung und zweite Erkennungseinrichtung), die an
unterschiedlichen Positionen einander gegenüberliegend in Umfangsrichtung
der Ziele 3c auf Seiten der Ausgangswelle 17 angeordnet
sind, sind in Umfangsrichtung korrekt ausgerichtet und in der Sensorbox 11a enthalten.
Darüber
hinaus sind darin die Magnetsensoren 3A und 3B (dritte
Erkennungseinrichtung und vierte Erkennungseinrichtung) enthalten,
die an unterschiedlichen Positionen einander gegenüberliegend
in Umfangsrichtung der Ziele 3b auf Seiten der Eingangswelle 16 angeordnet
sind.
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Die
Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A und 3B sind
durch eine Vorrichtung gebildet, die einen elektrische Eigenschaft
(Widerstand) aufweist, die sich in Abhängigkeit von der Magnetfeldwirkung
verändert,
beispielsweise eine Magnetwiderstandseffektvorrichtung (eine MR-Vorrichtung),
und sie sind derart ausgebildet, dass sich ihre Erkennungssignale in
Abhängigkeit
von den Berei chen der Ziele 3a, 3c und 3b ändern, die
ihnen nahe und gegenüberliegend
angeordnet sind. Die Erkennungssignale dieser Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A und 3B werden an
eine Rechenschaltung 10 geliefert, welche einen innerhalb
oder außerhalb
der Sensorbox 11a angeordneten Mikroprozessor enthalten
kann.
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Die
Rechenschaltung 10 enthält
eine Tabelle 14, in welcher der Drehwinkel der Eingangswelle 16 zum
Zeitpunkt ihrer Drehung und die zuvor gemessenen Signalwerte der
Magnetsensoren 1A, 1B, 3A und 3B gespeichert
sind, um eine Übereinstimmung zwischen
diesen zu erreichen.
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Die
Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B 3A und 3B geben,
während
die Ziele 3a, 3c und 3b vorbeilaufen,
Erkennungssignale mit Wellenformen aus, welche dreieckigen oder
sinusförmigen
Wellenformen ähnlich
sind. Die nicht-lineare Veränderungsrate jedes
der Erkennungssignale ist in der Nähe eines Wendepunkts von einem
Anstieg zu einem Abfallen oder von einem Abfallen zu einem Anstieg
maximal. Jedoch kann eine Interpolation unter Verwendung eines im
folgenden beschriebenen Signalverarbeitungsverfahrens durchgeführt werden.
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Die
Operationen der Drehwinkelerkennungsvorrichtung und der Drehmomenterkennungsvorrichtung
mit dem zuvor beschriebenen Aufbau werden im folgenden ausgeführt.
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Die
Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A und 3B geben
Erkennungssignale aus, die in Abhängigkeit von dem Drehwinkel
der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 steigen
oder abfallen, wie in der 2A, der 2B bzw.
der 2C dargestellt, während sich die Ziele 3a, 3c und 3b jeweils
an den den entsprechenden Sensoren gegenüberliegenden Positionen vorbei
bewegen.
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Die
Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A und 1B entsprechen
dem Drehwinkel der Eingangswelle 16, die mit den diesen
Magnetsensoren gegenüber
angeordneten Zielen 3a versehen ist. Die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 3A und 3B entsprechen dem Drehwinkel
der Eingangswelle 16, die mit den diesen Magnetsensoren
gegenüber
angeordneten Zielen 3b versehen ist. Die Erkennungssignale
der Magnetsensoren 2A und 2B entsprechen dem Drehwinkel
der Ausgangswelle 17, welche mit den diesen Magnetsensoren
gegenüber
angeordneten Zielen 3c versehen ist.
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Somit
kann die Rechenschaltung 10 den relativen Drehwinkel der
Eingangswelle 16 aus den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 1A und 1B berechnen,
wobei die Rechenschaltung 10 und die Magnetsensoren 1A und 1B als
Drehwinkelerkennungsvorrichtung für die Eingangswelle 16 arbeiten. Darüber hinaus
kann die Rechenschaltung 10 den relativen Drehwinkel der
Ausgangswelle 17 aus den Erkennungssignalen der Magnetsensoren 2A und 2B berechnen,
so dass die Rechenschaltung 10 und die Magnetsensoren 2A und 2B als
Drehwinkelerkennungsvorrichtung für die Ausgangswelle 17 arbeiten.
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Wird
auf die Eingangswelle 16 ein Drehmoment aufgebracht, entsteht
eine Differenz zwischen jedem der Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A und 1b und
jedem der Erkennungssignale der Magnetsensoren 2A und 2B.
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Die
Magnetsensoren 1A und 2A unterscheiden sich in
der Phase von den Magnetsensoren 1B und 2B um
einen elektrischen Winkel von beispielsweise 90° in Umfangsrichtung der Zielplatten 12a bzw. 12b.
Die nicht-lineare Veränderungsrate
jedes der Erkennungssignale ist an Wendepunkte zwischen Anstieg
und Abfall darstellenden Maximal- und Minimalwerten maximiert. Aufgrund
der Phasendifferenz ist eine Interpolation miteinander möglich. Wenn eine
Interpolation möglich
ist, kann die Phasendifferenz ein beliebiger elektrischer Winkel
von 1° bis
weniger als 360° sein.
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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
Differenz (der relativen Winkelverschiebung) zwischen dem Drehwinkel
der Eingangswelle 16 und dem Drehwinkel der Ausgangswelle 17. diese
relative Winkelverschiebung entspricht einem in einer zwischen der
Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17 verbundenen
Torsionsstange 19 erzeugten Torsionswinkel, wenn ein Drehmoment
auf die Eingangswelle 16 aufgebracht wird. Infolgedessen
kann das auf die Eingangswelle 16 aufgebrachte Drehmoment
auf der Basis der Differenz zwischen den genannten Erkennungssignalen
berechnet werden.
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Ferner
sind sie Magnetsensoren 3A und 3B, wie die Magnetsensoren 1A und 1B,
voneinander um einen elektrischen Winkel von 90° in Umfangsrichtung der Zielplatte 12b phasenverschieden.
Die Anzahl der gegenüber
den Magnetsensoren 1A und 1B angeordneten Ziele 3a beträgt 36, während die
Anzahl der den Magnetsensoren 3A und 3B gegenüber angeordneten
Ziele 3b 37 beträgt.
Somit sind bei jeder Drehung der Eingangswelle 16 um einen
Phasenbetrag die Phasen der von den Magnetsensoren 1A und 3A ausgegebenen
Erkennungssignale und die Phasen der von den Magnetsensoren 1B und 3B ausgegebenen
Erkennungssignale um 1/37 eines Phasenbetrags zueinander verschoben,
wie in 3 gezeigt.
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Wenn
nur die Magnetsensoren 1A und 3A oder die Magnetsensoren 1B und 3B verwendet
werden, wird ein Satz gleicher Erkennungssignalwerte zwei Mal erzeugt,
während
sich die Eingangswelle 16 um 360° dreht, wie in 3 dargestellt.
Der Drehwinkel (absoluter Drehwinkel) der Eingangswelle 16 kann
somit nicht spezifiziert werden. Der Drehwinkel der Eingangswelle 16 kann
jedoch spezifiziert werden, in dem auf die in der Tabelle 14 gespeicherten Erkennungssignalwerte
der Magnetsensoren 1A 3A, 1B und 3B Bezug
genommen wird.
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Darüber hinaus
ist die Anzahl der den als Sensoren zur Erkennung des absoluten
Winkels dienenden Magnetsensoren 3A und 3B gegenüberliegenden
Ziele von der Anzahl der Ziele, welche den Sensoren zur Erkennung
des relativen Winkels der Eingangswelle dienenden Magnetsensoren 1A und 1B gegenüberliegen,
und der Anzahl der Ziele verschieden, welche den als Sensoren zur
Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle dienenden Magnetsensoren 2A und 2B gegenüberliegen.
Somit ist das Anordnungsintervall der Magnet sensoren 3A und 3B von
demjenigen der Magnetsensoren 1A und 1B und demjenigen
der Magnetsensoren 2A und 2B verschieden.
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Wenn
ein absoluter Drehwinkel erkannt wird, wird der absolute Drehwinkel
der Eingangswelle 16 oder der absolute Drehwinkel der Ausgangswelle 17 in
Abhängigkeit
von der Art des Fahrzeugs, bei dem die Lenkvorrichtung Verwendung
findet, erkannt.
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Bei
einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der
Eingangswelle 16, können
eine Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels, beispielsweise
die Zielplatte 12b, und eine Zielplatte für die Erkennung
des relativen Winkels der Eingangswelle, beispielsweise die Zielplatte 12a,
in dieser Reihenfolge von oben her an der Eingangswelle 16 angeordnet
werden, und eine Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels
der Ausgangswelle, beispielsweise die Zielplatte 12c, kann
an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden, wie in der schematischen
Darstellung von 4A gezeigt.
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Bei
einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der
Ausgangswelle 17, kann eine Zielplatte zur Erkennung des
relativen Winkels der Eingangswelle an der Eingangswelle 16 angeordnet
sein, und die Zielplatte für
die Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle und die Zielplatte
zur Erkennung des absoluten Winkels können in dieser Reihenfolge
von oben her an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden,
wie in der schematischen Darstellung von 4B dargestellt.
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Wenn
jedoch die Zielplatten wie in den schematischen Darstellungen der 4A und
der 4B angeordnet sind, müssen die Anordnungspositionen der
Absolutwinkelerkennungssensoren in der Sensorbox, beispielsweise
der Sensorbox 11a, in jeder der vorgenannten Anordnungen
von oben nach unten vertauscht werden. Es ist daher erforderlich,
zwei Arten von Sensorboxen herzustellen.
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Bei
einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der
Eingangswelle 16, können
die Zielplatte für
die Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle und die Zielplatte
zur Erkennung des absoluten Winkels in dieser Reihenfolge von oben
her an der Eingangswelle 16 angeordnet werden, und eine
Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle
kann an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden, wie in
der schematischen Darstellung von 4C gezeigt.
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Bei
einer Lenkvorrichtung zum Erkennen des absoluten Drehwinkels der
Ausgangswelle 17, kann ferner die Zielplatte zur Erkennung
des relativen Winkels der Eingangswelle an der Eingangswelle 16 angeordnet
sein, und die Zielplatte für
die Erkennung des relativen Winkels der Ausgangswelle und die Zielplatte
zur Erkennung des absoluten Winkels können in dieser Reihenfolge
von oben her an der Ausgangswelle 17 angeordnet werden.
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Indem
die Zielplatte zur Erkennung des relativen Winkels der Eingangswelle,
die Zielplatte zur Erkennung des absoluten Winkels und die Zielplatte für die Erkennung
des relativen Winkels der Ausgangswelle in dieser Reihenfolge von
oben her angeordnet werden, so dass die Zielplatte zur Erkennung des
absoluten Winkels zwischen den beiden Zielplatten für die Erkennung
des relativen Winkels angeordnet ist, ist es in keinem der vorgenannten
Fälle erforderlich,
die Anordnungspositionen der Sensoren für die Erkennung des absoluten
Winkels in der Sensorbox zu ändern,
weshalb nur eine Art von Sensorbox hergestellt werden muss.
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Die
vorgenannten Ziele sind in ihrer Ausbildung nicht in bestimmter
Weise eingeschränkt,
vorausgesetzt, dass die Erkennungssignale der Magnetsensoren sich
mit der Drehung der Zielplatten (Drehteile) verändern. Beispielsweise können die
Zielplatten 12a, 12b und 12c ebenfalls
eine Ausbildung aufweisen, bei der konvexe Bereiche in nahezu gleichen Intervallen
in Umfangsrichtung derselben ausgebildet sind, so dass der Abstand
zwischen jedem der Magnetsensoren und den diesen nahen konvexen Bereichen
sich mit der Drehung der Zielplatten 12a, 12b und 12c verändert. Durch
das Vorsehen der konvexen Bereiche am Außenumfang der Zielplatten 12a, 12b und 12c,
können
der Drehwinkel (absoluter Drehwinkel) und das Drehmoment der Eingangswelle 16 erkannt
werden, so wie bei den vorgenannten Zielplatten vom Zahnradtyp.
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Ferner
ist es ebenfalls möglich,
anstelle der Zielplatten 12a, 12b und 12c die
Zielplatten 12e, 12f und 12g zu verwenden,
die mit konkaven Bereichen 3eo, 3fo bzw. 3go versehen
sind, um nicht-konkave Bereiche 3e, 3f und 3g in
nahezu gleichen Intervallen in Umfangsrichtung der Außenumfangsflächen der Zielplatte
zu bilden, wie in 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei den konkaven Bereichen 3eo, 3fo und 3go um
Durchgangslöcher.
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Da
die nicht-konkaven Bereiche 3e, 3f und 3g und
die konkaven Bereiche 3eo, 3fo und 3goabwechselnd
den Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B 2A und 2B nahe
kommen, verändert
sich der jeweilige Abstand zwischen jedem der Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B, 2A und 2B und
den entsprechenden nicht-konkaven Bereichen 3e, 3f und 3g oder den
entsprechenden konkaven Bereichen 3eo, 3fo und 3go.
Infolgedessen werden Erkennungssignale mit sinusförmigen oder
dreieckigen Wellenformen ausgegeben. Es ist somit möglich, den
Drehwinkel und das Drehmoment zu erkennen, ebenso wie bei der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
und der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach der vorerwähnten 1.
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Darüber hinaus
ist es ebenfalls möglich,
anstelle der Zielplatten 12a, 12b und 12c Zielplatten 12h, 12i und 12j zu
verwenden, deren Außenumfangsflächen 3h, 3i und 3j derart
magnetisiert sind, dass sie sich in der Polarität in nahezu gleichen Intervallen
in Umfangsrichtung derselben abwechseln, wie in 6 dargestellt.
Da die Magnetpole, welche den Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B, 2A und 2B nahe
sind, jeweils umgekehrte Polarität
aufweisen, nämlich
positiv/negativ (NS), während
die Zielplatten 12h, 12i und 12j drehen,
verändert
sich die erkannte Stärke
des Magnetfelds in Abhängigkeit
von der Veränderung
des Abstandes zwischen jedem der Magnetsensoren 1A, 1B, 3A, 3B, 2A und 2B und
den diesen nahen Magnetpolen. Infolgedessen werden Erkennungssignale mit
sinusförmigen
oder dreieckigen Wellenformen ausgegeben. Es ist somit möglich, den Drehwinkel
und das Drehmoment wie im Falle der Drehwinkelerkennungsvorrichtung
und der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach der vorgenannten 1 zu
erkennen.
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Weiteres Ausführungsbeispiel 1
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7 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung
nach einem anderen Ausführungsbeispiel.
Bei dieser Lenkvorrichtung sind die Zielplatten 12c und 12d koaxial
auf der Ausgangswelle 17 der Drehmomenterkennungsvorrichtung
und der Lenkvorrichtung nach der Beschreibung der 1 angebracht
und daran befestigt, wobei die Zielplatte 12c auf der Seite
des Lenkrades 1 angeordnet ist, wodurch eine Ausgangswelle 17a gebildet
ist. Auf der Außenumfangsfläche der
Zielplatte 12d sind mehrere Ziele 3d angeordnet,
welche konvexe Bereiche aus magnetischem Material sind, beispielsweise
37 Teile, welche in gleichen Abständen in Umfangsrichtung ragen.
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Die
Ziele 3c der Zielplatte 12c auf der Seite der
Ausgangswelle 17a und die Ziele 3a der Zielplatte 12a auf
der Seite der Eingangswelle 16 sind in Umfangsrichtung
ausgerichtet und parallel angeordnet.
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Die
Anzahl der Ziele 3c (Zähne)
unterscheidet sich von der Anzahl der Ziele 3d (Zähne) um
eins.
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Außerhalb
der Zielplatten 12a, 12b, 12c und 12d ist
eine Sensorbox 11b den Außenrändern der an den Außenumfängen der
jeweiligen Zielplatten ausgebildeten Ziele 3a, 3b, 3c und 3d zugewandt
angeordnet. Die Sensorbox 11b ist an einem stationären Teil
befestigt und gestützt,
beispielsweise einem Gehäuse,
welches die Eingangswelle 16 und die Ausgangswelle 17a drehbar
stützt.
Die einander gegenüberliegend
an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3a angeordneten
Magnetsensoren 1A und 1B und die einander gegenüberliegend an
verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3b angeordneten
Magnetsensoren 3A und 3B auf der Seite der Eingangswelle 16,
und die einander gegenüberliegend
an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3c angeordneten
Magnetsensoren 2A und 2B und die einander gegenüberliegend
an verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung der Ziele 3d angeordneten
Magnetsensoren 4A und 4B auf Seiten der Ausgangswelle 17a sind
korrekt auf die jeweiligen entsprechenden Umfangspositionen ausgerichtet
und in der Sensorbox 11b angeordnet.
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Die
Magnetsensoren 4A und 4B sind den Magnetsensoren 1A und 1B ähnlich.
Die Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B werden
einer Rechenschaltung 10a geliefert, welche einen innerhalb
oder außerhalb der
Sensorbox 11a angeordneten Mikroprozessor umfasst.
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Die
Rechenschaltung 10a enthält eine Tabelle 14a (die zu
der Tabelle 14 von 1 identisch
ist), in welcher der Drehwinkel der Eingangswelle 16 zum Zeitpunkt
der Drehung und die gemessenen Erkennungssignalwerte der Magnetsensoren 1A, 1B, 3A und 3B gespeichert
sind, um eine Übereinstimmung zwischen
diesen zu erreichen. Die Rechenschaltung 10a weist ferner
eine Tabelle 14b auf, in welcher der Drehwinkel der Ausgangswelle 17a zum
Zeitpunkt der Drehung und die gemessenen Erkennungssignalwerte der
Magnetsensoren 2A, 2B, 4A und 4B gespeichert
sind, um eine Übereinstimmung
zwischen diesen zu erreichen.
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Die
Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B geben
beim Passieren der Ziele 3a, 3c, 3b und 3d Erkennungssignale
mit Wellenformen aus, die dreieckigen oder sinusförmigen Wellenformen ähnlich sind.
Die weitere Ausbildung dieser Lenkvorrichtung ist ähnlich derjenigen
der in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Lenkvorrichtung. Die
gleichen Elemente sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen
und ihre Beschreibung entfällt.
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Die
Arbeitsweise der Drehwinkelerkennungsvorrichtung, der Drehmomenterkennungsvorrichtung
und der Lenkvorrichtung mit dem vorgenannten Aufbau wird im folgenden
beschrieben.
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Die
Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B geben
Erkennungssignale aus, welche in Abhängigkeit von der Veränderung
des Drehwinkels der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 17a ansteigen
und abfallen, wie in 2A gezeigt, während die
Ziele 3a, 3c, 3b und 3d Positionen
gegenüber
den jeweiligen Sensoren durchlaufen.
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Die
Erkennungssignale der Magnetsensoren 4A und 4B entsprechen
dem Drehwinkel der Ausgangswelle 17a, die mit den Zielen 3d versehen
ist, welche diesen Magnetsensoren gegenüber angeordnet sind.
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Wie
die Magnetsensoren 2A und 2B unterscheiden sich
die Magnetsensoren 4A und 4B ferner in der Phase
voneinander um einen elektrischen Winkel von 90° in Umfangsrichtung der Zielplatte 12d. Zwar
beträgt
die Zahl der den Magnetsensoren 2A und 2B gegenüberliegenden
Ziele 3c 36, jedoch beträgt die Zahl der den Magnetsensoren 4A und 4B gegenüberliegenden
Ziele 3d 37. Bei jeder Drehung der Eingangswelle 16 um
einen Phasenbetrag sind die Phasen der Erkennungssignale, welche
die Magnetsensoren 2A und 4A ausgeben, und die
Phasen der Erkennungssignale, welche die Magnetsensoren 2B und 4B ausgeben,
voneinander um 1/37 eines Phasenbetrags versetzt, wie in 3 dargestellt.
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Falls
nur die Magnetsensoren 2A und 4A oder nur die
Magnetsensoren 2B und 4B verwendet werden, wird
ein Satz von gleichen Erkennungssignalwerten zwei Mal erzeugt, während sich
die Eingangswelle 16 um 360° dreht, wie in 3 dargestellt.
Der Drehwinkel (der absolute Drehwinkel) der Eingangswelle 16 kann
somit nicht spezifiziert werden. Jedoch kann der Drehwinkel der
Eingangswelle 16 durch Bezugnahme auf die in der Tabelle
14b gespeicherten Erkennungssignalwerte der Magnetsensoren 2A, 4A, 2B und 4B spezifiziert
werden. Die anderen Operationen der Drehwinkelerkennungsvorrichtung,
der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung sind
denen der Drehwinkelerkennungsvorrichtung, der Drehmomenterkennungsvorrichtung
und der Lenkvorrichtung nach 1 ähnlich.
Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen
und ihre Erklärung entfällt.
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Wenn
die Magnetsensoren 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B,
das heißt
acht Kanäle,
wie zuvor beschrieben verwendet werden, und wenn einer oder beide
der Kanäle 1A und 1B gestört sind,
werden die gestörten
Kanäle 1A und/oder
1B spezifiziert, und das Drehmoment kann durch die Kanäle 3A, 3B, 4A und 4B erkannt
werden, während
der Drehwinkel (absoluter Drehwinkel) durch die Kanäle 2A, 2B, 4A und 4B auf
normale Weise und kontinuierlich zu jeder Zeit erkannt werden kann.
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Weiteres Ausführungsbeispiel 2
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8 ist
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Drehmomenterkennungsvorrichtung und
einer Lenkvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei der Drehmomenterkennungsvorrichtung
und der Lenkvorrichtung ist die Zielplatte 12b von der
Eingangswelle 16 der Drehwinkelerkennungsvorrichtung, der
Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung nach 1 weggelassen,
wodurch eine Eingangswelle 16a gebildet ist.
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Außerhalb
der Zielplatten 12a und 12c ist eine Sensorbox 11 den
Außenrändern der
Ziele 3a und 3c am Außenumfang der Zielplatten 12a und 12c zugewandt
angeordnet. Die Sensorbox 11 ist an einem stationären Teil,
beispielsweise einem Gehäuse, befestigt
und abgestützt,
das die Eingangswelle 16a und die Ausgangswelle 17 drehbar
stützt.
Die an verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung der
Ziele 3a auf Seiten der Eingangswelle 16a einander
gegenüberliegend
angeordneten Magnetsensoren 1A und 1B und die
Magnetsensoren 2A und 2B, welche einander gegenüberliegend
an verschiedenen Positionen entlang der Umfangsrichtung der Ziele 3v auf
Seiten der Ausgangswelle 17 vorgesehen sind, sind in der
entsprechenden Umfangsrichtung korrekt ausgerichtet und in der Sensorbox 11 enthalten.
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Die
Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A und 2B werden
einer Rechenschaltung 10b zugeführt, die einen innerhalb oder
außerhalb der
Sensorbox 11 angeordneten Mikroprozessor aufweist.
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Die
Rechenschaltung 10b ist versehen mit einem Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 zum Speichern
der Verschiebung der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c zu
einem Zeitpunkt, zu dem die während
der Montage gemessene Torsion der Torsionsstange 19 null
ist, einer Phasendifferenzberechnungseinheit 20 zum Berechnen
der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c auf
der Basis der Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A und 2B,
und einer Phasendifferenzkompensationseinheit 21 zum Kompensieren
der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c auf
der Basis der von der Phasendifferenzberechnungseinheit 20 berechneten
Phasendifferenz und der Verschiebung der Phasendifferenz, die in
dem Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 gespeichert
ist. Die Rechenschaltung 10b gibt ein Drehmomentsignal basierend
auf der durch die Phasendifferenzkompensationseinheit 21 kompensierten
Phasendifferenz aus. Die übrige
Ausbildung der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung
sind denen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung
von 1 ähnlich.
Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen und
deren Erläuterung
entfällt.
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Die
Operationen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der Lenkvorrichtung
mit dem vorgenannten Aufbau werden im folgenden beschrieben.
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Wenn
die Anzahl der Zähne,
d.h. der Ziele 3a und 3c, beispielsweise 40 beträgt (9° für eine Periode)m
und wenn der linke/rechte Torsionswinkel (mechanische Anschlagwinkel)
der Torsionsstange 19 beispielsweise ±4° beträgt, entsteht keine Differenz zwischen
dem linken und dem rechen Drehmomentwert, wie in 9A dargestellt,
vorausgesetzt, dass bei der Montage der Ziel platten 12a und 12c und
der Eingangs-/Ausgangswellen 16a und 17 kein Fehler vorliegt.
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Da
eine Periode 9° entspricht,
sind ein Torsionswinkel von +4,5° und
ein Torsionswinkel von –4,6° gleich Phasendifferenzsignalen.
Ferner sind ein Torsionswinkel von –4° und ein Torsionswinkel von
+5° ebenfalls
gleich Phasendifferenzsignalen.
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Wenn
beispielsweise ein Montagefehler zwischen den Zielplatten 12a und 12c vorlegt
(beispielsweise ein Fehler von 1°),
und wenn die Torsionsstange 19 mit der Eingangswelle 16a und
der Ausgangswelle 17 verzapft und fest verbunden ist, so
dass die Phasendifferenz zwischen der Eingangswelle 16a und
der Ausgangswelle 17 null ist, tritt eine Abweichung in
der Phasendifferenz (Drehmoment) zwischen den Zielen 3a und 3c auf.
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Wenn
die Abweichungen –3° und +5° betragen,
wie in der 9B dargestellt, liegt der Bereich zwischen
rechtem und linkem Wendepunkt der Torsion zwischen +4,5° und +5°. Anders
ausgedrückt
ist es unmöglich,
zwischen α° und (9 + α)° zu unterscheiden.
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Um
dieses Problem zu lösen,
erfolgt bei unverändertem
Versatz (beispielsweise 1°)
(Montagefehler zwischen den Zielplatten 12a und 12c)
der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c,
wie in 9C dargestellt, das Verzapfen
am neutralen Punkt eines mechanischen Anschlags, wobei er Versatz
der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c gemessen
wird, und die Phasendifferenz im Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 gespeichert
wird.
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Während des
Betriebs führt
die Phasendifferenzberechnungseinheit 20 eine Berechnung
durch, um die Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c auf
der Basis der Erkennungssignale der Magnetsensoren 1A, 1B, 2A und 2B zu
ermitteln. Ferner kompensiert die Phasendifferenzkompensationsschaltung
die durch die Berechnung erhaltene Phasendifferenz auf der Basis
der Verschiebung der Phasendifferenz, welche in dem Referenz-Phasendifferenzspeicher 15 gespeichert
ist, und gibt ein Drehmomentsignal basierend auf der kompensierten
Phasendifferenz aus.
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Infolgedessen
ist es möglich,
die Verschiebung der Phasendifferenz zwischen den Zielen 3a und 3c (den
Montagefehler zwischen den Zielplatten 12a und 12c)
zu ignorieren. Darüber
hinaus ist der Bereich der Drehmomenterkennung erweitert, jede mechanische
Phasendifferenz ist eliminiert, eine Phasenausrichtung ist nicht
erforderlich, und die Anzahl der Ziele (Zähne) muss nicht reduziert werden, wodurch
ein Vorteil hinsichtlich der Auflösung und Genauigkeit erreicht
wird.
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Die
anderen Operationen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und der
Lenkvorrichtung sind denen der Drehmomenterkennungsvorrichtung und
der Lenkvorrichtung nach 1 ähnlich (mit Ausnahme des Vorgangs
zur Erkennung des absoluten Lenkwinkels). Gleiche Elemente sind
somit mit gleichen Bezugszeichen versehen und deren Erläuterung
entfällt.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt geben
die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die
dritte Erkennungseinrichtung und die vierte Erkennungseinrichtung
jeweils sinusförmige
Erkennungssignale aus, wodurch es möglich ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zu bilden, die in der Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
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Mit
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem zweiten und dem dritten
Aspekt ist es möglich,
Drehwinkelerkennungsvorrichtungen zu schaffen, die in der Lage sind,
einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
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Bei
der Drehwinkelerkennungsvorrichtung nach dem vierten Aspekt geben
die erste Erkennungseinrichtung, die zweite Erkennungseinrichtung, die
dritte Erkennungseinrichtung und die vierte Erkennungseinrichtung
jeweils während
der Drehung der Drehteile periodisch sinusförmige Erkennungssignale aus, wodurch
es möglich
ist, eine Drehwinkelerkennungsvorrichtung zu bilden, die in der
Lage ist, einen absoluten Drehwinkel zu erkennen.
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Mit
der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem fünften Aspekt ist es möglich, eine
Drehmomenterkennungsvorrichtung mit einer Drehwinkelerkennungsvorrichtung
zu schaffen, die in der Lage sind, einen absoluten Drehwinkel zu
erkennen.
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Mit
der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach dem sechsten Aspekt können, selbst
wenn die zweiten Ziele auf beiden Seiten der ersten Welle oder der
zweiten Welle angeordnet sind, die Anordnungspositionen der ersten
Erkennungseinrichtung, der zweiten Erkennungseinrichtung, der dritten
Erkennungseinrichtung und der vierten Erkennungseinrichtung derart
bestimmt werden, dass sie eine Anordnungsabfolge haben, wodurch
die Kosten der Herstellung der Vorrichtung verringert werden können.
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Mit
der Lenkvorrichtung nach dem siebten Aspekt ist es möglich, eine
Lenkvorrichtung zu schaffen, die mit der Drehmomenterkennungsvorrichtung nach
dem fünften
oder sechsten Aspekt versehen ist.