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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1 auf einen Rotationssensor und betrifft im spezielleren einen Rotationssensor,
der zum Detektieren eines von außen übertragenen Rotationswinkels
mit hoher Genauigkeit in der Lage ist.
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Wie
in 6 gezeigt ist, besitzt
ein herkömmlicher
Rotationssensor ein außen
in etwa zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 1, wobei der herkömmliche
Rotationssensor mit einem Gehäuseteil 2,
das in seinem Inneren einen hohlen Bereich 2a aufweist,
sowie mit einer an dem Gehäuseteil 2 fest angebrachten
Abdeckung 3 versehen ist, um den hohlen Bereich 2a abzudecken.
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In
der Abdeckung 3 ist eine Schaftöffnung 3a ausgebildet.
In dem Hohlraumbereich 2a ist ein Rotationsglied 4 untergebracht,
an dessen Rotationszentrum ein Betätigungsschaft 4a ausgebildet
ist. Der Betätigungsschaft 4a ist
in die Schaftöffnung 3a der Abdeckung 3 drehbar
eingesetzt und ragt aus der Abdeckung 3 heraus nach außen.
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Die
Schaftöffnung 3a ist
in ihrem Durchmesser größer ausgebildet
als der Betätigungsschaft 4a, so
daß der
Betätigungsschaft 4a in
loser Passung in die Schaftöffnung 3a eingesetzt
ist.
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An
dem Rotationszentrum des Betätigungsschafts 4 ist
an dem vorderen Ende desselben eine beispielsweise ovale Eingriffsöffnung 4b ausgebildet, in
die eine später
noch zu beschreibende Antriebswelle 8 eingesetzt wird.
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An
der auf der Seite des Hohlraumbereichs 2a gelegenen Innenfläche der
Abdeckung 2 ist eine Widerstandsplatte 5 angebracht.
Auf der Oberfläche dieser
Widerstandsplatte 5 ist ein in etwa hufeisenförmiges Widerstandsmuster
(nicht gezeigt) durch Aufdrucken ausgebildet. Das Widerstandsmuster
befindet sich in Berührung
mit einem Schleifkontakt 6, der an dem Rotationsglied 4 angebracht
ist, so daß der Schleifkontakt 6 bei
Rotation des Rotationsglieds 4 eine Gleitbewegung auf dem
Widerstandsmuster ausführt,
wodurch sich der widerstandswert entlang einer vorbestimmten Kurve ändert.
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An
der in der Zeichnung unteren Seite der Widerstandsplatte 5 ist
eine Mehrzahl von Anschlüssen 7 durch
Verstemmen oder Vernieten in Verbindung mit dem Widerstandsmuster
angebracht.
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Zum
Detektieren des Rotationswinkels beispielsweise eines Drosselventils
eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines solchen herkömmlichen
Rotationssensors wird die Abdeckung 3 des Gehäuses 1 an
einem bestimmten, nicht dargestellten Befestigungselement angebracht.
Dabei wird die in unterbrochenen Linien dargestellte Antriebswelle 8,
die mit der Drehwelle des Drosselventils auf der Seite des Kraftfahrzeugs
verbunden ist, in Eingriff mit der Eingriffsöffnung 4b des Betätigungsschafts 4a eingesetzt.
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Das
vordere Ende der Antriebswelle 8 ist oval zugerichtet und
wird in die ovale Eingriffsöffnung 4b des
Betätigungsschafts 4a gedrückt, um
dadurch die Rotations bewegung der Antriebswelle 8 auf das Rotationsglied 4 zu übertragen.
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Die
vorstehend beschriebene Antriebswelle 8 ist aufgrund von
Einbauerfordernissen von Komponenten auf der Seite des Drosselventils
sowohl in ihrer Einsetzrichtung, bei der es sich um die Axialrichtung
handelt, als auch in Radialrichtung, welche die Axialrichtung rechtwinklig
schneidet, locker oder exzentrisch angeordnet. Somit ist ein Absorbieren
dieser Lockerheit bzw. dieses Spiels oder dieser Exzentrizität der Antriebswelle 8 auf
der Seite des Rotationssensors notwendig.
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Das
Spiel der Antriebswelle 8 wird unter Verwendung der Schaftöffnung 3a in
der Bodenplatte 3 absorbiert, die mit einem größeren Durchmesser ausgebildet
ist als der Betätigungsschaft 4a des
Rotationsglieds 4, so daß sich das Rotationsglied 4 gleichmäßig drehen
kann, ohne daß es
zu einer Beeinträchtigung
zwischen dem Betätigungsschaft 4a und
der Schaftöffnung 3a kommt,
falls die Antriebswelle 8 in Radialrichtung locker oder
exzentrisch angeordnet ist.
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Der
vorstehend beschriebene herkömmliche Rotationssensor
ist derart ausgebildet, daß dann, wenn
sich die mit der Drehwelle des Drosselventils verbundene Antriebswelle 8 über einen
bestimmten Winkelbereich dreht, sich das Rotationsglied 4 ebenfalls
gleichmäßig dreht
und der Schleifkontakt 6 somit eine Gleitbewegung auf dem
Widerstandsmuster ausführt
und sich dadurch der Widerstandswert ändert. Der Betrag der Änderung
des Widerstandswerts wird durch einen nicht dargestellten Steuerabschnitt detektiert,
wodurch sich der Rotationswinkel der Antriebswelle 8 erfassen
läßt.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Rotationssensor besteht jedoch folgendes
Problem: der Betätigungsschaft 4a des
Rotationsglieds 4 ist direkt auf der Antriebswelle 8 montiert,
die in Axialrichtung oder Radialrichtung locker oder exzentrisch
angeordnet sein kann; bei der Rotationsbewegung der Antriebswelle 8 dreht
sich das Rotationsglied 4 somit in Abhängigkeit von dem Spiel oder
der Exzentrizität der
Antriebswelle 8 ebenfalls mit Spiel oder Exzentrizität, wodurch
sich eine Abweichung in der Bewegungsbahn des Schleifkontakts 6 in
Relation zu dem Widerstandsmuster ergibt und sich somit der Rotationswinkel
nicht mehr mit hoher Genauigkeit detektieren läßt.
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Bei
einem weiteren Verfahren zum Eliminieren der Wirkung von Spiel der
Antriebswelle 8 berühren
sich die Antriebswelle 8 und der Betätigungsschaft 4a auf
nur einer Seite in Rotationsrichtung, um dadurch die in einer Richtung
erfolgende Rotationsbewegung der Antriebswelle 8 auf das
Rotationsglied 4 zu übertragen;
bei der Rotation der Antriebswelle 8 in der anderen Richtung
wird das Rotationsglied 4 durch die Kraft einer Rückführfeder
oder einer anderen Einrichtung antriebsmäßig bewegt, so daß es der Rotationsbewegung
des Antriebsschafts 8 folgt, wodurch die Antriebswelle 8 und
der Betätigungsschaft 4a in
Form eines einzigen Körpers
betätigt
werden. Bei diesen Verfahren ist jedoch ein Bauteil wie die genannte
Rückführfeder
erforderlich, wodurch sich die Anzahl von Komponenten erhöht und dadurch
wiederum die Kosten steigen.
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In Übereinstimmung
mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die
DE 41 41 822 A1 einen Rotationssensor,
bei dem zur Erzielung einer möglichst konstanten
Lücke zwischen
relativ zueinander verdrehten Magneten und einem Hall-Element das Rotationsglied
ohne die Möglichkeit
einer axialen oder radialen Auslenkung in einem starren axial-radial-Lager
angeordnet ist.
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Aus
der
DE 36 43 255 A1 ist
ein Drehsignalgeber bekannt, bei dem eine Hohlwelle zur Aufnahme
einer Antriebswelle durch elastische Mittel in Form von Gummi-O-Ringen
gelagert ist. Hierdurch sollen Fluchtungsfehler und dergleichen
ausgeglichen werden.
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Aus
der
DE 198 57 017
A1 (nicht vorveröffentlicht)
ist ein Rotationssensor in Übereinstimmung mit
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei dem außerdem der
Eingriffsbereich in einer beliebigen Richtung orthogonal zur Axialrichtung
der Antriebswelle kippbar gelagert ist und außerdem zwischen der oberen
Platte und dem Rotationsglied, zwischen der Bodenplatte und dem
Rotationsglied und zwischen der oberen Platte und dem Eingriffsbereich jeweils
ein Spalt ausgebildet ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist die Schaffung eines Rotationssensors, der eine
mit hoher Genauigkeit erfolgende Detektion des Rotationswinkels
durch Absorbieren von Spiel oder Exzentrizität der Antriebswelle ermöglicht.
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Hierzu
schafft die vorliegende Erfindung einen Rotationssensor mit den
Merkmalen des Anspruchs 1.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden
anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
im Schnitt dargestellte Seitenansicht unter Darstellung eines Hauptbereichs
eines Rotationssensors der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Draufsicht zur Erläuterung
der Beziehung zwischen Hauptkomponenten der vorliegenden Erfindung;
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3A eine
Seitenansicht eines elastischen Elements der vorliegenden Erfindung;
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3B eine
Frontansicht des elastischen Elements;
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4 eine
Seitenansicht und eine Frontansicht eines Hauptbereichs einer Antriebswelle
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Hauptbereichs zur Erläuterung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung; und
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6 eine
im Schnitt dargestellte Seitenansicht unter Darstellung eines Hauptbereichs
eines herkömmlichen
Rotationssensors.
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele des
Rotationssensors der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, besitzt der Rotationssensor gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 10 mit Kastenform
(nicht gezeigt), das aus einem Harzmaterial bzw. Kunststoffmaterial
hergestellt ist. Dieses Gehäuse 10 ist
an seinem Bodenbereich durch eine Bodenwand 11 abgeschirmt.
Die Bodenwand 11 ist in Bezug auf die Zeichnung teilweise
nach rechts ragend ausgebildet, wodurch ein in etwa zylindrischer Gehäuseabschnitt 12 gebildet
wird. Dieser Gehäuseabschnitt 12 ist
aus einer umgebenden Seitenwand 13 und einer Bodenplatte 14 des
Bodenbereichs gebildet.
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In
etwa in dem zentralen Teil der Bodenplatte 14 ist ein Halterungsbereich 14a ausgebildet,
der in Bezug auf die Zeichnung nach links auf die Seite des Gehäuseabschnitts 12 ragt.
In dem zentralen Bereich dieses Halterungsbereichs 14a ist
ein halbkugelförmiger
Lagerbereich 14b ausgebildet, der aus einer Vertiefung
besteht.
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In
der Nähe
der Seitenwand 13 ist im Inneren des Gehäuseabschnitts 12 der
Bodenplatte 14 ein Plattenhaltebereich 14c zum
Anbringen einer später noch
zu beschrei benden Widerstandsplatte 17 in vorspringender
Weise ausgebildet.
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In
dem Gehäuseabschnitt 12 ist
ein in etwa scheibenförmiges
Rotationsglied 15 drehbar untergebracht, das aus einem
Harz- bzw. Kunststoffmaterial hergestellt ist. Das Rotationsglied 15 weist
einen Eingriffsbereich 15a und einen Schaftbereich 15b auf,
die in wegragender Weise auf dessen linker Seite bzw. dessen rechter
Seite entlang der Mittenlinie A, bei der es sich um das Rotationszentrum
des Rotationsglieds 15 handelt, ausgebildet sind, um dadurch
den Schaftbereich 15b durch den an der Bodenplatte 14 ausgebildeten
Halterungsbereich 14a zu haltern.
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Der
Eingriffsbereich 15a besitzt zwei Eingriffswände 15c,
die beidseits der Mittenlinie A wegragend ausgebildet sind; zwischen
diesen beiden Eingriffswänden 15c ist
ein Schlitz 15d mit einer bestimmten Breite gebildet, der
sich in einer zu der Mittenlinie A orthogonalen Richtung erstreckt.
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An
dem freien Ende der beiden Eingriffswände 15c ist ein in
etwa halbkreisförmiger
Vorsprung 15e ausgebildet, wobei diese Vorsprünge 15e in Richtung
auf die Seite des Schlitzes 15d ragen.
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Das
vorspringende Ende des Schaftsbereichs 15b des Rotationsglieds 15 ist
etwa halbkugelförmig
ausgebildet. Der Schaftbereich 15b ist an dem Lagerbereich 14b der
Bodenplatte 14 drehbar gelagert und kann sich somit nicht
in einer zu der Mittenlinie A orthogonalen Richtung bewegen.
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An
derjenigen Seitenfläche
des Rotationsglieds 15, an der der Schaftbereich 15b ausgebildet ist,
ist ein federnd nachgiebiger Schleifkontakt 16a angebracht.
Der Schleifkontakt 16a ist Teil einer Komponente, die eine
Winkelerfassungseinrichtung 16 bildet.
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An
dem Schleifkontakt 16a sind ein Kontaktbereich 16b,
der eine Gleitbewegung in Berührung mit
dem noch zu beschreibenden Widerstandsmuster ausführt, sowie
ein Kollektormuster 17a in einer Position angebracht, die
nahezu orthogonal zu der Schlitzrichtung des Schlitzes 15d in
dem Rotationsglied 15 verläuft, wie dies in 2 zu
sehen ist.
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Eine
Widerstandsplatte 17 ist mit einer vorbestimmten Beabstandung
gegenüber
der Fläche angeordnet,
auf der der Schleifkontakt 16a angebracht ist. Die Widerstandsplatte 17 wird
durch den Plattenhaltebereich 14c der Bodenplatte 14 positioniert
und ist durch Vernieten oder ein anderes Verfahren fest angebracht.
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Auf
der Fläche
der Widerstandsplatte 17 sind das Widerstandsmuster und
das Kollektormuster 17a durch Aufdrucken in der in 2 gezeigten
Weise ausgebildet; ferner befindet sich der Kontaktbereich 16b des
Schleifkontakts 16a in elastischer Berührung mit dem Widerstands-
und dem Kollektormuster 17a. Die Winkelerfassungseinrichtung 16 ist
gebildet aus dem Schleifkontakt 16a und der Widerstandsplatte 17,
die das Widerstands- und
das Kollektormuster 17a aufweist.
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An
der in Bezug auf 1 unteren Seite der Widerstandsplatte 17 ist
eine Mehrzahl von in etwa L-förmigen
Anschlüssen 18 in
entsprechender Weise mit dem Widerstandsmuster und dem Kollektormuster 17a verbunden.
Die Anschlüsse 18 sind
von der Endfläche
der Widerstandsplatte 17 weg nach außen geführt und in Berührung mit
der Innenfläche
der Seitenwand 13 gehalten. Weiterhin ist ein nicht dargestelltes
Leitermuster auf einer gedruckten Schaltungsplatte oder FPC 19 oder
dergleichen durch Löten
oder dergleichen mit dem vorderen Endbereich 18a der Anschlüsse 18 verbunden,
die in Bezug auf die Zeichnung nach links herausgeführt sind.
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Auf
der in der Zeichnung linken Seite des Rotationsglieds 15 ist
eine obere Platte 20 angeordnet, um den Gehäuseabschnitt 12 abzudecken.
Die obere Platte 20 ist an Befestigungsvorsprüngen 11a angebracht,
die an mehreren Stellen an der Bodenwand 11 ausgebildet
sind und durch Vernieten unter Wärmeeinwirkung
oder dergleichen Verfahren an der Bodenwand 11 befestigt
sind.
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In
dem zentralen Teil der oberen Platte 20 ist eine Öffnung 20a ausgebildet,
in der der Eingriffsbereich 15a des Rotationsglieds 15 angeordnet
ist. Um die Öffnung 20a herum
ist eine zylindrisch ausgebildete Halterungswand 20b ausgebildet,
die in Richtung auf das Innere des Rotationsglieds 15 ragt.
Die Halterungswand 20b dient dazu, ein Kippen des Rotationsglieds 15 über eine
bestimmte Position hinaus zu verhindern.
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Zwischen
der oberen bzw. inneren Platte 20 und dem Rotationsglied 15 ist
ein Spalt 21 vorhanden. In dem Spalt 21 ist ein
elastisches Element 22 angeordnet. Bei dem elastischen
Element 22 handelt es sich um ein federnd nachgiebiges,
ringförmiges Plattenelement
aus Phosphorbronze oder dgl. Wie in 3 gezeigt
ist, ist ein flacher Befestigungsabschnitt 22 an mehreren
Stellen der Ringform ausgebildet, wobei die Befestigungsabschnitte 22a mit
Befestigungsöffnungen 22b versehen
sind.
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Das
elastische Element ist in einem Teil des ringförmigen Plattenmaterials wellenförmig gekrümmt ausgebildet,
um dadurch mehrere elastische Kontaktbereiche 22c zu bilden.
Die Befestigungsöffnung 22b ist
durch Vernieten an einem nicht dargestellten Vorsprung befestigt,
der auf der Seite des Rotationsglieds 15 ausgebildet ist,
und das elastische Element 22 ist an der Innenfläche der
oberen Platte 20, d.h. der links von der Bodenplatte 14 angeordneten
Platte, angebracht. Der Federdruck des elastischen Bereichs 22c ist
größer gewählt als
der des Schleifkontakts 16a.
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Da
sich die mehreren elastischen Bereiche 22c des elastischen
Elements 22 in konstanter elastischer Berührung mit
dem Rotationsglied 15 befinden, wird das Rotationsglied 15 auf
die Seite der Bodenplatte 14 gedrückt. In diesem Zustand ist
der Schaftbereich 15b somit an dem Lagerbereich 14b des
Halterungsbereichs 14a gehaltert, und die Rotationsbewegung
einer später
noch zu beschreibenden Antriebswelle 23 wird darauf übertragen.
Das Rotationsglied 15 ist in dem Gehäuseabschnitt 12 drehbar gehaltert.
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Genauer
gesagt, ist das Rotationsglied 15 in neigbarer Weise gehaltert,
so daß es
sich durch die Wirkung des elastischen Elements 22 an der
Halterungsstelle des Halterungsbereichs 14a in jede beliebige
Richtung orthogonal zu der Mittenlinie A, bei der es sich um das
Rotationszentrum des Eingriffsbereichs 15a handelt, kippen
läßt.
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Um
beispielsweise den Rotationswinkel eines Drosselventils an einem
Kraftfahrzeug unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Rotationssensors
mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung zu detektieren, wird
zuerst das Gehäuse 10 an
dem Körper
einer nicht dargestellten Drosseleinrichtung angebracht. Wie in 1 gezeigt
ist, wird dann die mit einer nicht dargestellten Drehwelle des Drosselventils
gekoppelte Antriebswelle 23 in den Schlitz 15d in
dem Eingriffsbereich 15a des Rotationsglieds 15 eingeführt sowie
darin positioniert.
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Die
Antriebswelle 23 ist in Form einer runden Stange ausgebildet,
wobei an ihrem vorderen Ende ein flacher plattenförmiger Vorsprung 23a auf
der das Rotationszentrum bildenden Mittenlinie A ausgebildet ist.
Die Antriebswelle ist dazu ausgebildet, sich innerhalb eines bestimmten
Rotationswinkelbereichs hin und her zu drehen.
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Wenn
der Vorsprung 23a in den Schlitz 15d des Rotationsglieds 15 eingesetzt
ist, befindet sich die Antriebswelle 23 in Eingriff mit
dem Eingriffsbereich 15a, so daß sich das Rotationsglied 15 zusammen
mit der Rotationsbewegung der Antriebswelle 23 drehen kann.
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Wenn
der Rotationssensor bzw. Drehwinkelsensor der vorliegenden Erfindung
z.B. als Drosselsensor verwendet wird, kann die Winkelerfassungseinrichtung 16 den
Rotationswinkel bis zu einem Bereich von etwa 100 Grad detektieren.
Dieser Detektionsbereich des Rotationswinkels variiert jedoch in Abhängigkeit
von dem Typ des Sensors; es gibt beispielsweise auch einen Sensor
des Typs mit unendlicher Detektion.
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Die
Antriebswelle 23 besitzt Spiel in Einsetzrichtung, bei
der es sich um die Axialrichtung handelt, oder Spiel oder Exzentrizität in Radialrichtung,
bei der es sich um eine beliebige Richtung orthogonal zu der Axialrichtung
handelt, und zwar aus Gründen
der Genauigkeit von Teilen auf der Seite des Drosselventils oder
anderen Gründen.
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Der
Rotationssensor der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet,
daß er
den Rotationswinkel der Antriebswelle 23 fehlerlos oder
wenn überhaupt
mit nur geringfügigem
Fehler detektieren kann, indem er eine Änderung in der Einsetzrichtung
bzw. Axialrichtung sowie Spiel oder Exzentrizität in der Radialrichtung der
Antriebswelle 23 aufnimmt.
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Das
heißt,
wenn die Antriebswelle 23 aufgrund des Vorhandenseins von
Spiel in Axialrichtung in Axialrichtung verlagert wird, ist der
Schlitz 15d tief genug ausgebildet, um eine freie Bewegung
des in 1 gezeigten Vorsprungs 23a der Antriebswelle 23 in
Richtung der Mittenlinie A zwischen den Vorsprüngen 15e des Eingriffsbereichs 15a zu
gestatten, wodurch die Verlagerung in Axialrichtung absorbiert werden
kann.
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Da
die Verlagerung in Axialrichtung der Antriebswelle 8 absorbiert
wird, erfährt
der Schleifkontakt 16 keine Positionsänderung relativ zu dem Widerstandsmuster
und dem Kollektormuster 17a in Axialrichtung, wodurch eine
fehlerfreie, mit hoher Genauigkeit erfolgende Detektion des Rotationswinkels der
Antriebswelle 23 gewährleistet
wird.
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Wenn
die Antriebswelle 23 in einer beliebigen radialen Richtung
außermittig
von dem Rotationszentrum angeordnet ist, erfährt der Eingriffsbereich 15a des
Rotationsglieds 15 eine Abweichung entsprechend der radialen
Exzentrizität
der Antriebswelle 23. Da jedoch der Schaftbereich 15b durch
den Halterungsbereich 14a der Bodenplatte 14 gehaltert ist,
bewegt sich der Schleifkontakt 16a in diesem Fall kaum
aus seiner Position relativ zu dem Widerstandsmuster und dem Kollektormuster 17a.
Da nur der Kontaktdruck geringfügig
variiert, läßt sich
der Rotationswinkel der Antriebswelle 23 im wesentlichen
ohne Fehler sowie mit hoher Genauigkeit detektieren, wenn die Antriebswelle 23 in
Radialrichtung locker oder außermittig
angeordnet ist.
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Die
relative Verlagerung der Antriebswelle 23, die sich aufgrund
von Spiel oder Exzentrizität
in einer beliebigen radialen Richtung ergibt, kann als Ergebnis
von Spiel oder Exzentrizität
in zwei Richtungen betrachtet werden. Wenn eine radiale Verlagerung
in Richtung des in 2 gezeigten Pfeils B vorhanden
ist, wird das in 1 gezeigte Rotationsglied 15 auf
der Halterungsstelle des Halterungsbereichs 14a leicht
gekippt, wodurch sich eine geringfügige Änderung des Kontaktdrucks in
Relation zu dem Widerstands- und Kollektormuster 17a des
Schleifkontakts 16a ergibt. Diese geringfügige Veränderung führt jedoch
kaum zu einer Wirkung in der Leistung. Die Positionen des Widerstandsmusters
und des Kollektormusters 17a werden ebenfalls geringfügig in Radialrichtung
verändert;
da jedoch die Distanz von einem Halterungspunkt in Richtung der
Höhe bis
zu dem Kontaktbereich 16b kürzer ist als die Distanz von
dem Halterungspunkt bis zu dem Vorsprung 15e, läßt, sich
das Bewegungsausmaß des
Kontaktbereichs 16b gegenüber dem Ausmaß an Exzentrizität der Antriebswelle 23 reduzieren.
Bei dem vorliegenden Ausführurigsbeispiel
ist es möglich,
das Bewegungsausmaß des
Kontaktbereichs 16b auf etwa ein Drittel des Ausmaßes an Exzentrizität der Antriebswelle 23 zu
verringern.
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Ferner
ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Kontaktbereich 16b an einer Stelle in etwa orthogonal
zu der Schlitzrichtung des Schlitzes 15d angeordnet. Die
Antriebswelle 23, wenn sie in Richtung des Pfeils B verlagert
wird, bewegt sich somit nur in Richtung der Breite des Widerstandsmusters
und Kollektormusters 17a, und die Distanz zwischen einer
Elektrode 17b und dem Kontaktbereich 16b ändert sich
nicht, so daß sich
auch der Widerstandswert kaum ändert.
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Wenn
die Antriebswelle 23 radial mit Spiel oder exzentrisch
in Richtung des Pfeils C in 2 angeordnet
ist, bewegt sich der Vorsprung 23a der Antriebswelle 23 gerade
in Richtung des Pfeils C der Schlitzrichtung zwischen den Vorsprüngen 15e des Eingriffsbereichs 15a,
wodurch sich eine radiale Wirkung in Richtung des Pfeils C elimieren
läßt. Falls
die Antriebswelle 23 in Richtung des Pfeils C radial verlagert
wird, läßt sich
somit der Rotationswinkel der Antriebswelle 23 ohne Fehler
sowie mit hoher Genauigkeit detektieren.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wie es bisher beschrieben wurde, ist die Winkelerfassungseinrichtung 16 gebildet
aus dem Schleifkontakt 16a und der Widerstandsplatte 17 mit
dem Widerstandsmuster 17a. Die Winkelerfassungseinrichtung 26 kann
gemäß dem in 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel
auch aus einem magnetischen Element 25a, das in Umfangsrichtung
an dem Außenumfang
des Rotationsglieds 25 radial angebracht ist, sowie aus
einer integrierten Hallschaltung 27a gebildet sein, die
außerhalb
von dem magnetischen Element 25 an einer Platte 27 angebracht
ist, wobei zwischen dem magnetischen Element 25a und der
Hallschaltung 27a ein bestimmter Spalt vorhanden ist.
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Wenn
in diesem Fall radiales Spiel bei der Antriebswelle 23 vorhanden
ist, variiert der Spalt zwischen dem magnetischen Element 25a und
der integrierten Hallschaltung 27a, wodurch sich der Ausgangswert
geringfügig ändert, wobei
dies zu einem Fehler führt.
Da jedoch der Schaftbereich 25b durch den Halterungsbereich 14a gehaltert
ist, läßt sich
dieser Fehler reduzieren.
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Der
Rotationssensor gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt einen Eingriffsbereich und einen Schaftbereich,
die an dem Rotationszentrum des Rotationsglieds von der einen Seite
bzw. der anderen Seite des Rotationsglieds wegragen; der Schaftbereich
ist durch den an der Bodenplatte ausgebildeten Halterungsbereich
gehaltert, und der Eingriffsbereich ist derart gehaltert, daß er sich
in einer beliebigen Richtung orthogonal zu der Axialrichtung der
Antriebswelle auf der Halterungsstelle des Halterungsbereichs neigen
kann. Auf diese Weise läßt sich
ein Rotationssensor schaffen, bei dem das radiale Spiel der Antriebswelle
absorbiert werden kann, so daß eine
mit hoher Genauigkeit erfolgende Detektion des Rotationswinkels
ermöglicht
ist.
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Ferner
ist ein Spalt zwischen der oberen bzw. inneren Platte und dem Rotationsglied
vorhanden. In diesem Spalt ist ein elastisches Element angeordnet,
um den Schaftbereich des Rotationsglieds an dem Halterungsbereich
elastisch zu haltern. Der Schaftbereich des Rotationsglieds läßt sich
somit in zuverlässiger
Weise an dem Halterungsbereich der Bodenplatte drehbar haltern.
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Weiterhin
ist das elastische Element in Form einer ringförmigen Platte ausgebildet,
die zum Teil in eine wellenförmige
Konfiguration gekrümmt
ist, um dadurch mehrere elastische Bereiche zu bilden, die in elastischer
Berührung
mit dem Rotationsglied gehalten sind. Es ist somit möglich, den
Federdruck des elastischen Elements auf das scheibenartige Rotationsglied
gleichmäßig aufzubringen,
um eine Detektion des Rotationswinkels mit hoher Genauigkeit zu gewährleisten.
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Weiterhin
besitzt die Winkelerfassungseinrichtung einen Schleifkontakt und
einen Widerstand. Der Eingriffsbereich besitzt einen Schlitz, der
sich in einer zu der Axialrichtung der Antriebswelle orthogonalen
Richtung erstreckt. Ein plattenförmiger
Vorsprung ist an dem vorderen Ende der Antriebswelle ausgebildet
und verläuft durch
das Rotationszentrum, wobei der Vorsprung mit dem Schlitz in Eingriff gebracht
ist. Der Schleifkontakt ist an einer Stelle in etwa orthogonal zu
der Schlitzrichtung des Nutbereichs des Rotationsglieds angeordnet.
Spiel in der Axialrichtung der Antriebswelle kann somit in zuverlässiger Weise
aufgenommen werden. Ferner kann auch radiales Spiel der Antriebswelle
in Schlitzrichtung des Schlitzes in zuverlässiger Weise aufgenommen werden,
indem sich die Antriebswelle in Schlitzrichtung innerhalb des Schlitzes
bewegt.
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Im
Fall von radialem Spiel der Antriebswelle in einer zu der Schlitzrichtung
des Schlitzes orthogonalen Richtung kann ferner eine Änderung
des Widerstandswerts reduziert werden, da sich der Schleifkontakt
in einer Richtung orthogonal zu der Umfangsrichtung des Widerstandsmusters
bewegt, wodurch ein Detektionsfehler des Rotationswinkels auf ein
Minimum reduziert werden kann.