DE60220364T2

DE60220364T2 - Modul zum Steuern einer Drehabtriebswelle und Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE60220364T2
Application number: DE60220364T
Authority: DE
Inventors: Masashi Hitachinaka-shi Saito; Youichi Hitachinaka-shi Nakano; Hayato Hitachinaka-shi Sugawara; Hiroaki Hitachinaka-shi Saeki
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: EP1323956B1; JP2003189546A; EP1777440A2; JP3799270B2; EP1777440A3; US7427860B2; EP1323956A2; DE60220364D1; US20050236219A1; US6931957B2; US7215115B2; US20030135314A1; US20070200560A1; EP1323956A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich in einem weiten Sinn auf eine Schaltsteuereinheit zum Schalten eines Zweirad-/Vierradantriebs eines Kraftfahrzeugs oder zum Schalten eines Getriebekanals der Antriebskraft wie etwa in einem Getriebe und insbesondere auf eine Schaltsteuereinheit, die durch ein elektrisches Stellglied betätigt wird. Sie kann ferner für ein Motorantrieb-Steuermodul, das dem oben Genannten ähnlich ist, verwendet werden. Sie bezieht sich darüber hinaus auf einen Drehpositionserfassungssensor, der für eine derartige Schaltvorrichtung wie beschrieben verwendet wird.
In herkömmlichen Vorrichtungen weist eine Schaltsteuereinheit, die in US-Patent Nr. 6.155.126 beschrieben ist, ein Zahnrad auf, das ein Drehmoment zwischen einem Motor und einer Schaltstange als ein Abtriebselement übertragen kann, und umfasst ein Gehäuse zum Aufnehmen eines Motors und eines Zahnradmechanismus sowie eine Abdeckung, wobei eine Steuerschaltungsplatte, die einen Mikrocomputer enthält, an der inneren Oberfläche der Abdeckung angebracht ist und die Steuerschaltungsplatte mit mehreren Drehdetektoren und ihrer Verarbeitungsschaltung gebildet ist.
Ferner ist, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 94512/1999 beschrieben ist, ein Winkelsensor bekannt, bei dem ein Magnet an einem Drehkörper angebracht ist und eine Änderung des Magnetfelds eines Magneten in Abhängigkeit von der Position des Drehwinkels durch ein Magnetsensorelement gemessen wird, wobei der Sensor ein Messelement umfasst, um ein Richtungssignal in Abhängigkeit von der Richtung des Magnetfeldes über dem Messelement bestimmt, sowie eine Bewertungsschaltung zum Bestimmen einer Winkelposition aus einem Ausgangssignal des Magnetsensorelements und einem Ausgangssignals des Richtungsmesselements.
Ferner ist als eine Verarbeitungstechnik eines Drehpositionssignals, wie im Dokument SAE2001-01-0984 beschrieben ist, ein Verfahren bekannt, um einen Winkel unter Verwendung eines Schwellenwerts zu berechnen, der durch eine im Voraus gespeicherte Referenztabelle und Kalibrierung berechnet wird.
Die oben erwähnten herkömmlichen Techniken weisen ein Problem dahingehend auf, dass die Steuerschaltungsplatte in der Zahnradaufnahmekammer ungeschützt ist, wobei die Steuerschaltung in Folge von Staub, Öl und Eisenpulver, das in der Zahnradaufnahmekammer erzeugt wird, fehlerhaft betätigt wird.
Die oben erwähnten herkömmlichen Techniken weisen ein Problem dahingehend auf, dass der Drehkörper und der Drehwinkelsensor oder die Signalverarbeitungsschaltung des Sensors in der Zahnradaufnahmekammer ungeschützt sind, wobei der Drehwinkelsensor oder die Signalverarbeitungsschaltung in Folge von Staub, Öl und Eisenpulver, das in dem Drehkörper erzeugt wird, fehlerhaft betätigt wird.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken sind zum Erfassen eines Drehwinkels über 360° einer Abtriebsdrehwelle ein erster Sensormechanismus zum Erfassen einer Drehrichtung und eines Drehwinkels eines Motors sowie ein zweiter Sensormechanismus zum Erfassen einer Winkelposition der Abtriebsdrehwelle erforderlich, wobei die Sensormechanismen kompliziert sind. Es besteht ferner ein Problem dahingehend, dass die Auflösung des Sensors durch ein Schaltverhältnis beeinflusst wird.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken besteht ein Problem dahingehend, dass lediglich die Streuwinkelerfassung erfolgen kann, da ein Sensorausgangssignal ein Impuls ist.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken besteht ein Problem dahingehend, dass es erforderlich ist, den Abstand zwischen einem Drehkörper und einem Sensorelement in Bereich von 3 mm zu halten, da ein Lochelement verwendet wird, wodurch ein Problem entsteht, dass die Aufrechterhaltung des Abstands zwischen dem Lochelement und dem Drehkörper schwierig ist.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken ist ein Magnet direkt an einem Drehkörper angebracht und zum Anregen eines Winkelsensors ist es erforderlich, die Magnetkraft eines Magneten zu vergrößern oder den Abstand zwischen dem Magnet und dem Sensor gering zu machen, wodurch ein Problem in Bezug auf die Kosten des Magneten und der Montagegeräteausstattung entsteht.
Um bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken den Getriebemechanismus zu befestigen, muss eine Verarbeitung zum Fräsen von Senkbohrungen an der Abdeckung angewendet werden, an der eine Zahnradabdeckung und eine Platte angebracht sind. Deswegen besteht ein Problem dahingehend, dass bei der Form der Steuerschaltungsplatte einschränkende Bedingungen vorhanden sind.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken ist ein Zahnrad lediglich durch ein Stirnrad gebildet, und wenn ein Motor installiert ist oder bei einem Getriebespiel wird eine übermäßig große Belastung auf das Zahnrad ausgeübt, wodurch ein Problem dahingehend entsteht, dass das Zahnrad bricht.
Da bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken ein Motor und eine Steuerschaltungsplatte durch einen Leiter verbunden sind, entsteht ein Problem dahingehend, dass dann, wenn eine übermäßige Zugbelastung zwischen dem Motor und der Steuerschaltungsplatte ausgeübt wird, der Leiter bricht. Ferner ist die Herstellbarkeit der Verbindung schlecht.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken wird die Abstrahlung der Steuerschaltungsplatte nicht berücksichtigt, wodurch ein Problem dahingehend entsteht, dass Wärme, die in der Steuerschaltungsplatte erzeugt wird, nicht von der Steuerschaltungsplatte abgestrahlt wird, wobei die Steuerschaltung bei hohen Temperaturen fehlerhaft arbeitet.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken besitzt ein Schaltungsplattenaufnahmegehäuse (im Folgenden als ein Plattengehäuse bezeichnet), das aus einem Gehäuse und einer Abdeckung gebildet ist, eine geschlossene Konstruktion, wodurch ein Problem dahingehend auftritt, dass dann, wenn sich das Plattengehäuse zusammenzieht oder ausdehnt, eine übermäßige Belastung auf die Steuerschaltungsplatte oder das Plattengehäuse wirkt, wobei die Steuerschaltungsplatte oder das Plattengehäuse bricht.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken wird eine räumliche Beziehung zwischen der Drehzentrumsachse des Magneten und dem Sensor abgeleitet, wobei eine Änderung des Magnetflusses, der den Sensor durchläuft, keine Punktsymmetrie aufweist, wodurch ein Problem dahingehend entsteht, dass ein Sensorausgang bei jedem Produkt unterschiedlich ist.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken besteht ein Problem dahingehend, dass der Sensorausgang durch die Umgebungstemperatur des Sensors beeinflusst ist, wobei die Auflösung dementsprechend infolge der Änderung der Temperatur verschlechtert ist.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken besteht ein Problem dahingehend, dass dann, wenn ein Winkel über 360° gemessen wird, der Sensormechanismus kompliziert ist, da ein erstes Hall-Element und zweites Hall-Element zusätzlich zu einem MR-Sensor (Magnetwiderstandssensor) erforderlich sind.
Bei den oben erwähnten herkömmlichen Techniken besteht ein Problem dahingehend, dass ein Zahnradgehäuse (Gehäuse) und ein Plattengehäuse (Abdeckung) mit Senkbohrungen versehen sind, um den Abstand zwischen Mittelpunkten der Zahnräder aufrechtzuerhalten, wobei sich der Abstand zwischen den Zahnrädern infolge der Montagetoleranz oder Verarbeitungstoleranz ändert.
Das Patent US 6.155.126 , das den nächsten Stand der Technik darstellt, bezieht sich auf einen integrierten Schaltmotor zum Schalten von Kupplungen in Komponenten von Antriebslinien bei Kraftfahrzeugen, wobei der Schaltsteuerungsmotor eine Abtriebswelle enthält, die ein Sensorrad und einen benachbarten Sensor aufweist, der Signale in Bezug auf die Drehwechselwirkung der Drehung des Mo tors liefert. Die Sensoren sind in einem Gehäuse angeordnet, in dem die Zahnräder usw. angeordnet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Problem wird gelöst gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist die vorliegende Erfindung wie folgt gebildet:

1. In einem Modul, das einen Motor zum Antreiben einer Schaltstange eines Verteilergetriebes, eine Steuerschaltung des Motors und/oder einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange umfasst, ändert die Steuervorrichtung den Fahrzustand eines Fahrzeugs, wobei der Zahnradmechanismus von einer Abdeckung umschlossen ist, die außen befestigt ist.
2. In einem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs weist das Modul ein Schaltmodul auf, das umfasst: eine Schaltstange eines Verteilergetriebes, das durch ein Motorfahrzeug angetrieben wird, einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange, einen kontaktlosen Magnetsensor zum Erfassen einer Drehposition der Schaltstange, wobei der Magnetsensor einen mit der Schaltstange drehfest verbundenen Magneten umfasst, sowie ein GMR-Element zum Messen des Magnetfeldes, das sich gemäß der Drehposition des Magneten ändert, und/oder das GMR-Element (GMR, Riesenmagnetwiderstand) ist an einer dem Mag neten zugewandten Position außerhalb einer Abdeckung zum Umschließen des Zahnradmechanismus befestigt.
3. In dem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 2 kann die Abdeckung außerdem als eine Platte dienen, an der die Steuerschaltung angebracht ist, und/oder das GMR-Element ist an der Platte gemeinsam mit der Steuerschaltung angebracht.
4. In dem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 2 kann der magnetometrische Sensor eine Drehposition von 360° der Schaltstange erfassen.
5. Ein Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs umfasst einen Motor zum Antreiben einer Schaltstange eines Verteilergetriebes, einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange, ein Metallgehäuse zum Aufnehmen des Motors und des Zahnradmechanismus und/oder eine Harzabdeckung zum Abdecken des Motors und des Zahnradmechanismus, die durch das Metallgehäuse abgedeckt sind.
6. In dem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 5 ist eine Steuerschaltungsplatte zum Antreiben des Motors außerhalb der Harzabdeckung befestigt und/oder der Motor ist mit der Steuerschaltung durch eine elektrische Verdrahtung, die durch die Harzabdeckung verläuft, elektrisch verbunden.
7. In einem Modul zum Übertragen der Drehkraft von einer Drehwelle eines Motors an eine Abtriebsdrehwelle über ein Untersetzungsgetriebe sind die Abtriebsdrehwelle und die Drehwelle des Motors in einer sich gegenseitig kreuzenden räumlichen Beziehung angeordnet. Es ist ein Gehäuse vorgesehen, das mit einer Aussparung ausgebildet ist, um den Zahnradmechanismus aufzunehmen, der die Abtriebsdrehwelle und den Motor, der seitlich angeordnet ist, enthält. Die Steuervorrichtung umfasst ein Abdeckorgan zum Bilden einer Kammer zum Aufnehmen des Zahnradmechanismus, der die Abtriebsdrehwelle und den Motor, der seitlich angeordnet ist, in Zusammenwirkung mit der Aussparung, die in dem Gehäuse angebracht und darin ausgebildet ist, und/oder ein Steuerschaltungsabschnitt des Motors ist außerhalb des Abdeckorgans angebracht. Ein elektrischer Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, der in eine L-Form gebogen ist, kann zwischen einem Leistungsversorgungsabschnitt des Motors und einem Verbindungsanschluss des Steuerschaltungsabschnitts vorgesehen sein.
8. In dem Modul gemäß Punkt 7 kann der elektrische Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, der in eine L-Form gebogen ist, an einem Versorgungsanschluss des Motors ausgebildet sein.
9. In dem Modul gemäß Punkt 7 kann der elektrische Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, der in eine L-Form gebogen ist, an einem Zwischenanschluss ausgebildet sein, der zwischen dem Versorgungsanschluss des Motors und dem Verbindungsanschluss des Steuerschaltungsabschnitts angebracht ist.
10. In dem Modul gemäß Punkt 7 kann der elektrische Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, der in eine L-Form gebogen ist, aus dem Versorgungsanschluss des Motors und dem Verbindungsanschluss des Steuerschaltungsabschnitts gebildet sein.
11. Ein Modul zum Steuern einer Position einer Abtriebsdrehwelle umfasst: einen Motor zum antriebsschlüssigen Drehen einer Abtriebsdrehwelle zu einer festen Position durch einen Zahnradmechanismus; eine Steuerschaltung des Motors und/oder ein Gehäuse zum Halten der Abtriebsdrehwelle und der Drehwelle des Motors in der Weise, dass beide zueinander senkrecht sind. Es kann ferner umfassen: einen Zwischenzahnradmechanismus, der zwischen einem an einem Drehwellenende des Motors ausgebildeten Zahnrad und einem an der Abtriebsdrehwelle ausgebildeten Zahnrad vorgesehen ist, um Drehmoment des Motors an die Abtriebsdrehwelle zu übertragen; ein Abdeckorgan, das einen Zwischenraum zum Aufnehmen eines äußersten Endes der Abtriebsdrehwelle, des Zwischenzahnrades und des Motors in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse definiert, und/oder einen Magnet, der an dem äußersten Ende der Abtriebsdrehwelle angebracht ist. Es kann des Weiteren umfassen: ein Magnetsensorelement, das an einer dem Magneten zugewandten Position außerhalb des Abdeckorgans angebracht ist; wobei die Steuerschaltung eine Verarbeitungsschaltung zum Verarbeiten eines Ausgangssignals von dem Magnetsensorelement enthält, um eine Drehposition der Abtriebsdrehwelle zu erfassen, wobei die Verarbeitungsschaltung mit dem Motor durch einen elektrischen Leiter, der durch das Abdeckorgan verläuft, elektrisch verbunden und außerhalb des Abdeckorgans angeordnet ist; und/oder einen Verbinderabschnitt, der an dem Abdeckorgan ausgebildet ist, um ein Sollpositionssignal der Abtriebsdrehwelle in der Steuerschaltung zu empfangen.
12. In einem kontaktlosen Drehsensor zum Erfassen einer Drehposition einer Drehwelle ist ein Abdeckorgan, das aus Harz hergestellt ist, um ein Ende der Drehwelle zu umschließen, vorgesehen, ein Magnet ist an dem Ende der Drehwelle angebracht und/oder ein Magnetsensorelement kann an einer dem Magneten zugewandten Position außerhalb des Abdeckorgans angebracht sein.
13. In dem kontaktlosen Drehsensor gemäß Punkt 12 kann eine Steuerschaltung, die eine Schaltungsvorrichtung zum Verarbeiten eines Ausgangssignals von dem Magnetsensorelement enthält, mit der äußeren Oberfläche des aus Harz hergestellten Abdeckorgans direkt oder durch die Platte verbunden sein.
14. In dem kontaktlosen Drehsensor gemäß Punkt 12 kann eine Steuerschaltung, die eine Schaltungsvorrichtung zum Verarbeiten eines Ausgangssignals von dem Magnetsensorelement enthält, mit der äußeren Oberfläche des aus Harz hergestellten Abdeckorgans durch die Platte verbunden sein, wobei das Magnetsensorelement auf der Platte angebracht ist.
15. In dem kontaktlosen Drehsensor gemäß Punkt 12 kann eine Steuerschaltung, die eine Schaltungsvorrichtung zum Verarbeiten eines Ausgangssignals von dem Magnetsensorelement enthält, mit der äußeren Oberfläche des aus Harz hergestellten Abdeckorgans durch die Platte verbunden sein, wobei das Magnetsensorelement auf der Platte angebracht ist und/oder ein abstrahlendes Organ zwischen die Platte und das Abdeckorgan eingesetzt ist.
16. In dem kontaktlosen Drehsensor gemäß Punkt 12 kann das abstrahlende Element aus einem nichtmagnetischen Stahl hergestellt sein.
17. In dem kontaktlosen Drehsensor gemäß einem der Punkte 12 bis 16 kann das magnetometrische Sensorelement ein MR-Element sein.
18. In dem kontaktlosen Drehsensor gemäß einem der Punkte 12 bis 16 kann das magnetometrisches Sensorelement ein GMR-Element sein.
19. Ein Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs umfasst: ein Aufnahmegehäuse zum Aufnehmen eines Motors zum Drehen und Antreiben einer Schaltstange eines Verteilergetriebes und einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange, wobei eine Steuerschaltung des Motors an dem äußeren Umfang des Aufnahmegehäuses angebracht ist und ein Abdeckorgan aufweist, um einen geschlossenen Zwischenraum zum Aufnehmen der Steuerschaltung aufweist, wobei der geschlossene Zwischenraum durch ein Entleerungs- oder Belüftungsloch mit der Umgebungsluft verbunden ist.
20. In dem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 19 kann das Entleerungs- oder Belüftungsloch auf jener Seite gebohrt sein, die die Bodenseite bei dem an dem Kraftfahrzeug angebrachten Aufnahmegehäuse bildet.
21. In einer Steuervorrichtung zum Schalten des Antriebszustandes eines Kraftfahrzeugs, die ein Aufnahmegehäuse zum Aufnehmen eines Motors zum Drehen und Antreiben einer Schaltstange eines Verteilergetriebes und einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange umfasst, ist eine Steuerschaltung des Motors an dem äußeren Umfang des Aufnahmegehäuses angebracht und/oder schafft ein Abdeckorgan zum Bilden eines geschlossenen Zwischenraums zum Aufnehmen der Steuerschaltung.
22. In einem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs, das ein Gehäuse umfasst, das eine Aufnahmeaussparung zum Aufnehmen eines Motors zum Drehen und Antreiben einer Schaltstange eines Verteilergetriebes und einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange aufweist, kann eine Öffnung der Aufnahmeaussparung des Gehäuses durch ein Abdeckorgan blockiert werden, das einen Zwischenraum aufweist, in dem die Steuerschaltung des Motors eingeschlossen und aufgenommen ist.
23. In einem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs, das ein Aufnahmegehäuse umfasst, um einen Motor zum antriebsschlüssigen Drehen einer Schaltstange eines Verteilergetriebes und einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange aufzunehmen, wobei eine Steuerschaltung des Motors einteilig mit dem Aufnahmegehäuse angebracht ist, sind auf der Steuerschaltung des Motors ein Sensor zum Erfassen einer Drehposition der Schaltstange und ein Verstärker zum Verstärken eines Signals des Sensors angeordnet. Es kann ferner einen Signalanschluss zum Empfangen eines Sollpositionssignals der Schaltstange; einen Ausgabeanschluss zum Zuführen von Leistung an den Motor; eine Motoransteuerschaltung, die mit dem Ausgabeanschluss verbunden ist, um eine Leistungsversorgung für den Motor zu steuern; und/oder einen Mikrocomputer zum Ausgeben eines Steuersignals an die Motorantriebsschaltung auf der Grundlage eines Signals, das durch den Signalanschluss empfangen wird, und eines Signals vom Sensor, umfassen.
24. In dem Modul zum Ändern eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 23 kann die Steuerschaltung des Motors ferner eine Lampenansteuerschaltung zum Empfangen eines Befehlssignals von dem Mikrocomputer, um die Versorgung einer Lampe zu steuern, die eine Steuerposition der Schaltstange angibt, und/oder einen Lampensignal-Ausgabeanschluss zum Ausgeben eines Ausgabesignals von der Lampenansteuerschaltung nach außen umfassen.
25. In dem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 23 kann die Steuerschaltung des Motors ferner eine Lampenansteuerschaltung zum Empfangen eines Befehlssignals von dem Mikrocomputer, um eine Leistungsversorgung an eine Lampe zu steuern, die eine Steuerposition der Schaltstange angibt, und/oder einen Lampensignal-Ausgabeanschluss zum Ausgeben eines Ausgangssignals von der Lampenansteuerschaltung nach außen umfassen.
26. In einem Modul zum Ändern des Fahrzeugzustandes eines Fahrzeugs, das ein Aufnahmegehäuse zum Aufnehmen eines Motors zum Drehen und Antreiben einer Schaltstange eines Verteilergetriebes und einen Zahnradmechanismus zum Übertragen der Drehung des Motors an die Schaltstange umfasst, wobei eine Steuerschaltung des Motors einteilig mit dem Aufnahmegehäuse angebracht ist, sind auf der Steuerschaltung des Motors angeordnet: ein Sensor zum Erfassen einer Drehposition der Schaltstange, ein Verstärker zum Ver stärken eines Signals des Sensors, ein Signalanschluss zum Empfangen eines Sollpositionssignals der Schaltstange, ein Ausgangsanschluss zur Leistungsversorgung des Motors, eine Motoransteuerschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, um eine Leistungsversorgung für den Motor zu steuern, und/oder ein Mikrocomputer zum Ausgeben eines Steuersignals an die Motorsteuerschaltung auf der Grundlage eines Signals, das durch den Signalanschluss empfangen wird, und eines Signals von dem Sensor. Das Gehäuse ist einteilig mit zwei Verbindern gebildet, wobei einer der zwei Verbinder mit einem Befehlseingabeanschluss, mit dem der Signalanschluss verbunden ist, einem Leistungsanschluss und einem Masseanschluss versehen sein kann und der andere Anschluss mit einem Motorleistungsversorgungsanschluss, mit dem der Ausgabeanschluss verbunden ist, versehen sein kann.
27. In dem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 26 umfasst die Steuerschaltung des Motors ferner eine Lampenansteuerschaltung zum Empfangen eines Befehlssignals vom Mikrocomputer, um eine Leistungsversorgung für eine Lampe zu steuern, die eine Steuerposition der Schaltstange angibt, einen Lampensignalausgabeanschluss zum Ausgeben eines Ausgabesignals von der Lampenansteuerschaltung nach außen und/oder einer der beiden Verbinder ist des Weiteren mit einem Lampensignalanschluss versehen, mit dem der Lampensignalausgangsanschluss verbunden ist.
28. In dem Modul zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 23 oder 26 ist die Antriebsschaltung zwischen dem Mikrocomputer und dem Anschluss installiert und/oder der Sensor ist nahe an dem Mikrocomputer und entfernt von der Antriebsschaltung installiert.
29. Ein Drehdetektor umfasst einen Magneten, der an einem Drehkörper angebracht ist, und ein Erfassungselement zum Erfassen einer Änderung des Magnetfelds des Magneten, das sich gemäß einer Drehposition des Drehkörpers ändert, wobei ein magnetisches Material zwischen dem Drehkörper und dem Magneten vorgesehen sein kann.
30. Ein Drehdetektor umfasst einen Magneten, der an einem Drehkörper angebracht ist, ein Erfassungselement zum Erfassen der Änderung des Magnetfelds des Magneten, das sich gemäß einer Drehposition des Drehkörpers ändert, und/oder eine Verarbeitungsschaltung zur Signalverarbeitung eines Ausgangs des Erfassungselements, um eine Drehposition von 360° des Drehkörpers zu erfassen, wobei das Erfassungselement zwei sinusförmige Signale ausgibt, die unterschiedliche Phasen besitzen, und die Verarbeitungsschaltung synthetisiert Signaländerungen von vier 90-Grad-Abschnitten, die bei Signaländerungen in Bezug auf die Drehung der beiden sinusförmigen Signale gleichförmig sind, um eine Drehposition von 360° zu erfassen.
31. Eine Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs umfasst ein Ausgabeorgan zum Ausüben einer Betriebskraft an einer Vorrichtung zum Schalten eines Antriebskraftgetriebekanals an Räder eines Kraftfahrzeugs, einen Motor zum Erzeugen der Antriebskraft zum Drehen des Ausgabeorgans, ein Zahnrad zum Übertragen der Antriebskraft des Motors an das Ausgabeorgan, ein Zahnradgehäuse, in dem der Motor, das Zahnrad und das Ausgabe organ aufgenommen sind, einen Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels des Ausgabeorgans und/oder eine Steuerschaltungsplatte, die eine Steuerschaltung des Motors enthält, wobei die Steuerschaltungsplatte und ein Zahnradaufnahmeabschnitt durch eine Trennwand, die an der Steuerschaltungsplatte angebracht ist, getrennt sind.
32. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 31 ist ein Magnet in der Weise angeordnet, dass er sich synchron mit dem Ausgabeorgan dreht, ein MR-Element, das ein Sensorelement ist, das in der Richtung des Magnetfeldes reagiert, ist auf der Steuerschaltungsplatte angeordnet und/oder eine Verarbeitungsschaltung zur Signalverarbeitung eines Ausgabesignals des MR-Elements ist auf der Steuerschaltungsplatte vorgesehen.
33. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 32 ist das MR-Element ein GMR-Element.
34. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzeugzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 32 oder 33 ist eine Verarbeitungsfunktion (arithmetischer Algorithmus) zum Linearisieren des Ausgangs des Sensorelements für jeden speziellen Bereich vorgesehen, die die entsprechenden Bereiche verbindet und ständig den Drehwinkel des Drehkörpers über 360° erfasst.
35. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 32 oder 33 ist eine abstrahlende Platte, die ein nichtmagnetischer Körper ist, für das Abstrahlen der Steuerschaltungsplatte vorgesehen.
36. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 32 oder 33 ist ein Jochorgan, das aus magnetischem Material hergestellt ist, an einer Position in Kontakt mit dem Magneten sowie an einer Position, die dem Sensorelement gegenüberliegt, vorgesehen.
37. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 32 oder 33 ist eine Funktion zum Verarbeiten des Sensorelementausgangs und eines Temperatursensorausgangs, die auf der Steuerschaltungsplatte durch die Steuerschaltung angeordnet sind, und zum Kompensieren des Sensorelementausgangs in Bezug auf seine Temperaturcharakteristik vorgesehen.
39. In einer Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs, das ein Ausgabeorgan zum Ausüben einer Betriebskraft an einer Vorrichtung zum Schalten eines Antriebskraftgetriebekanals an Räder eines Kraftfahrzeugs, einen Motor zum Erzeugen der Antriebskraft zum Drehen des Ausgabeorgans, ein Zahnrad zum Übertragen der Antriebskraft des Motors an das Ausgabeorgan, ein Zahnradgehäuse, in dem der Motor, das Zahnrad und das Ausgabeorgan aufgenommen sind, und/oder eine Steuerschaltungsplatte mit einer Steuerschaltung des Motors aufweist, ist ein Magnet, der sich synchron mit dem Ausgabeorgan dreht, vorgesehen und ein MR-Element, das ein Sensorelement ist, das in der Richtung des Magnetfeldes anspricht, ist auf der Steuerschaltungsplatte und in der Magnetismusverteilung des Magneten angeordnet.
40. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 39 ist das MR-Element ein GMR-Element, das in der Richtung des Magnetfeldes anspricht.
41. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 39 oder 40 ist eine Verarbeitungsfunktion (arithmetischer Algorithmus) zum Linearisieren des Ausgangs des Sensorelements für jeden speziellen Bereich vorgesehen, die die entsprechenden Bereiche verbindet und ständig den Drehwinkel des Drehkörpers über 360° erfasst.
42. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 39 oder 40 ist eine abstrahlende Platte, die ein nichtmagnetischer Körper ist, für das Abstrahlen der Steuerschaltungsplatte vorgesehen.
43. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 39 oder 40 ist ein Jochorgan, das aus magnetischem Material hergestellt ist, an einer Position in Kontakt mit dem Magneten und an einer Position, die dem Sensorelement gegenüberliegt, angeordnet.
44. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 39 oder 40 ist eine Funktion zum Löschen einer Differenz zwischen Teilen des Sensorelementausgangs für jedes Produkt vorgesehen.
45. In der Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs gemäß Punkt 39 oder 40 ist eine Funktion zum Verarbeiten des Sensorelementausgangs und des Temperatursensorausgangs, die auf der Steuerschaltungsplatte durch die Steuerschaltung angeordnet sind, und zum Kompensieren des Sensorelementausgangs in Bezug auf seine Temperaturcharakteristik vorgesehen.
46. In einer Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs, das ein Ausgabeorgan zum Ausüben einer Betriebskraft an einer Vorrichtung zum Schalten eines Antriebskraftgetriebekanals an Räder eines Kraftfahrzeugs, einen Motor zum Erzeugen der Antriebskraft zum Drehen des Ausgabeorgans, ein Zahnrad zum Übertragen der Antriebskraft des Motors an das Ausgabeorgan, ein Zahnradgehäuse, in dem der Motor, das Zahnrad und das Ausgabeorgan aufgenommen sind, einen Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels des Ausgabeorgans, eine Steuerschaltungsplatte, die mit einer Verarbeitungsschaltung mit einer Signalverarbeitungsfunktion des Sensors gebildet ist, ein Plattengehäuse, an dem die Schaltungsplatte angebracht ist, und/oder eine Konstruktion zum Abdecken des Zahnrads durch das Zahnradgehäuse und das Plattengehäuse aufweist, ist ein Schneckenrad in den Bauelementen des Zahnrads enthalten, wobei die Drehwelle des Ausgabeorgans und die Drehwelle des Motors zueinander senkrecht angeordnet sind.
47. In einer Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs, das ein Ausgabeorgan zum Ausüben einer Betriebskraft an einer Vorrichtung zum Schalten eines Antriebskraftgetriebekanals an Räder eines Kraftfahrzeugs, einen Motor zum Erzeugen der Antriebskraft zum Drehen des Ausgabeorgans, ein Zahnrad zum Übertragen der Antriebskraft des Motors an das Ausgabeorgan, ein Zahnradgehäuse, in dem der Motor, das Zahnrad und das Ausgabeorgan aufgenommen sind, ein Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels des Ausgabeorgans und/oder eine Steuerschaltungsplatte, die die Steuerschaltung des Motors enthält, aufweist, ist eine Konstruktion vorgesehen, bei der mehrere Zahnräder in gegenseitigem Eingriff sind und durch einen Zahnradhalter verbunden sind.
48. In einer Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs, das ein Ausgabeorgan zum Ausüben einer Betriebskraft an einer Vorrichtung zum Schalten eines Antriebskraftgetriebekanals an Räder eines Kraftfahrzeugs, einen Motor zum Erzeugen der Antriebskraft zum Drehen des Ausgabeorgans, ein Zahnrad zum Übertragen der Antriebskraft des Motors an das Ausgabeorgan, ein Zahnradgehäuse, in dem der Motor, das Zahnrad und das Ausgabeorgan aufgenommen sind, einen Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels des Ausgabeorgans und/oder eine Steuerschaltungsplatte, die die Steuerschaltung des Motors enthält, aufweist, ist ein Anschluss des Motors mit einem Anschluss der Steuerschaltungsplatte durch eine Passverbindung verbunden.
49. In einer Schaltsteuereinheit zum Ändern des Fahrzustandes eines Fahrzeugs, das ein Ausgabeorgan zum Ausüben einer Betriebskraft an einer Vorrichtung zum Schalten eines Antriebskraftübertragungskanals an Räder des Kraftfahrzeugs, einen Motor zum Erzeugen der Antriebskraft zum Drehen des Ausgabeorgans, ein Zahnrad zum Übertragen der Antriebskraft des Motors an das Ausgabeorgan, ein Zahnradgehäuse, in dem der Motor, das Zahnrad und das Ausgabeorgan aufgenommen sind, einen Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels des Ausgabeorgans und/oder eine Steuerschaltungsplatte mit der Steuerschaltung des Motors aufweist, ist ein Plattengehäuse zum Aufnehmen der Steuerschaltungsplatte oder einer Abdeckung, die mit dem Plattengehäuse verbunden ist, in einem Belüftungsloch vorgesehen.
50. Ein kontaktloser magnetometrischer Drehwinkelsensor ist durch einen Magneten, der an einem Drehkörper angebracht ist, ein MR-Element, das in einem Magnetismusverteilungsraum des Magneten positioniert ist und in der Richtung des Magnetfeldes anspricht, und eine Signalverarbeitungsschaltungsplatte mit einer Verarbeitungsschaltung zum Schätzen eines Ausgangssignals des MR-Elements jedes speziellen Bereichs in Bezug auf einen Drehwinkel des Drehkörpers mit einer Mehrfachfunktion, die unterteilte Bereiche vereinigt und ein über 360° linearisiertes Signal ausgibt, gebildet.
51. In dem kontaktlosen magnetometrischen Drehwinkelsensor gemäß Punkt 49 ist das MR-Element ein GMR-Element, das in der Richtung des Magnetfelds anspricht.
52. In dem kontaktlosen magnetometrischen Drehwinkelsensor gemäß Punkt 49 oder 50 wird die Mehrfachfunktion durch Kalibrierung berechnet.
53. In dem kontaktlosen magnetometrischen Drehwinkelsensor gemäß Punkt 49 oder 50 ist eine Halteplatte, die ein nichtmagnetischer Körper ist, zum Halten der Signalverarbeitungsschaltungsplatte vorgesehen.
54. In dem kontaktlosen magnetometrischen Drehwinkelsensor gemäß Punkt 49 oder 50 ist ein Jochorgan, das aus magnetischem Material hergestellt ist, an einer Position in Kontakt mit dem Magneten und an einer Position, die dem Sensorelement gegenüberliegt, angeordnet.
55. In dem kontaktlosen magnetometrischen Drehwinkelsensor gemäß Punkt 49 oder 50 ist eine Funktion vorgesehen, bei der der Sensorelementausgang und ein Ausgang eines Temperatursensors, der auf der Signalverarbeitungsschaltungsplatte angeordnet ist, durch die Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet werden, wobei der Sensorelementausgang in Bezug auf seine Temperaturcharakteristik kompensiert wird.
56. In dem kontaktlosen magnetometrischen Drehwinkelsensor gemäß Punkt 49 oder 50 sind der Drehkörper und das Sensorelement durch einen nichtmagnetischen Körper isoliert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlich; es zeigen:
1 eine Ansicht des vollständigen Aufbaus eines Kraftfahrzeugs, für das die Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
2 eine perspektivische Explosionsansicht der Abdeckseite der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine perspektivische Explosionsansicht eines Zahnradmechanismus, der für die Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4A eine perspektivische Explosionsansicht der Gehäuseseite der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4B eine Draufsicht der Gehäuseseite der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Längsschnittansicht einer Dreherfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine erläuternde Ansicht des Prinzips der Dreherfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine erläuternde Ansicht der Wirkung der Dreherfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine erläuternde Ansicht, die Beispiele (a)–(d) von Magneten, die für die Dreherfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigt;
9 eine Längsschnittansicht der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 eine erläuternde Ansicht des Betriebs der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 eine erläuternde Ansicht, die ein konkretes Beispiel einer Schaltungsplatte der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 einen Funktionsblockschaltplan der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 eine perspektivische Explosionsansicht zur Erläuterung der Montage der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer Aktion eines Zahnradmechanismus der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 einen Funktionsblockschaltplan der Drehwinkelerfassungstechnik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 eine Signalformdarstellung zur Erläuterung der Drehwinkelerfassungstechnik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 einen Schaltplan zur Erläuterung eines Abschnitts einer Schaltung der Schaltsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 eine Kennliniendarstellung zur Erläuterung der Temperaturkompensationstechnik eines Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
19 einen Funktionsblockschaltplan zur Erläuterung der Temperaturkompensationstechnik des Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform auf der Grundlage eines Beispiels beschrieben, das für eine Schaltsteuereinheit zum Umschalten zwischen Zweirad- und Vierradantrieb gilt.
Vierradantrieb
Zunächst ist in 1 ein Vierradfahrzeugantriebsstrang durch das Bezugszeichen 27 schematisch gezeigt. Der Vierradfahrzeugantriebsstrang 27 enthält einen Elektromotor oder eine Kraftmaschine 35, die mit einem Getriebe 31 gekoppelt ist und dieses direkt antreibt. Das Getriebe kann vom automatischen oder manuellen Typ sein. Der Ausgang des Getriebes 31 treibt eine Verteilergetriebebaueinheit 33 direkt an, die eine Bewegungskraft an einen Hauptantrieb oder hinteren Antrieb 40 bereitstellt, der eine Hauptgelenkwelle oder hintere Gelenkwelle 37, ein Hauptdifferential oder hinteres Differential 38, ein Paar Hauptantriebswellen oder hintere Antriebswellen 39 sowie ein entsprechendes Paar von Haupt- oder hinteren Baueinheiten aus Reifen und Rad umfasst. Die Verteilergetriebebaueinheit 33 liefert wahlweise eine Bewegungskraft an einen Nebenantrieb oder vorderen Antrieb 30, der eine Nebengelenkwelle oder vordere Gelenkwelle 32, eine Neben- oder vordere Differentialbaueinheit 34, ein Paar Neben- oder vordere Antriebswellen und ein entsprechendes Paar Neben- oder vordere Baueinheiten 28 aus Reifen und Rad umfasst. Die vorderen Baueinheiten 28 aus Reifen und Rad können mit einer entsprechenden Baueinheit des Paars der Neben- oder vorderen Baueinheiten 28 aus Reifen und Rad direkt gekoppelt sein. Alternativ kann ein Paar aus manuell oder ferngesteuert aktivierbaren Verriegelungsnaben 42 zwischen dem Paar vorderer Antriebswellen 36 und einer entsprechenden Baueinheit der Reifen- und Radbaueinheiten 28 betriebsfähig angeordnet sein, um diese wahlweise zu verbinden. Sowohl der Hauptantrieb 40 als auch der Nebenantrieb 30 können geeignete und zweckmäßige Gelenkkupplungen 44 enthalten, die in der Weise funktionieren, dass sie statische und dynamische Versetzungen und Fehlausrichtungen zwischen verschiedenen Wellen und Komponenten ermöglichen.
Schalter zur Betriebsartumschaltung
Eine Steuerkonsole oder Steuerbaueinheit 46, die vorzugsweise in bequemer Reichweite des Fahrzeugbedieners angeordnet ist, enthält einen Schalter 48, der die Auswahl der Betriebsart der Verteilergetriebebaueinheit 33 ermöglicht.
Steuermodul für Schaltsteuereinheit
Eine Schaltsteuereinheit-Lagersteuerung des mechanisch-elektrisch integrierten Typs einer Schaltstange 54 der Verteilergetriebebaueinheit 33 wird als eine Schaltsteuereinheit 41 bezeichnet. Die Schaltsteuereinheit 41 ist an der Verteilergetriebebaueinheit 33 ange bracht. Die Schaltsteuereinheit 41 weist eine Abtriebswelle mit einer Senkbohrung auf und ist durch die Abtriebswelle mit der Schaltstange 54 der Verteilergetriebebaueinheit 33 verbunden. Die Schaltsteuereinheit 41 empfangt ein Ausgangssignal des Schalters 44 zur Betriebsartumschaltung, Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen von der Motorsteuereinheit, Motordrehzahlinformationen und Drosselklappenpositionsinformationen und besitzt eine Funktion zum Bewirken, dass die Abtriebswelle dem Solldrehwinkel folgt.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Schaltsteuereinheit 41 des mechanisch-elektrisch integrierten Typs, die die Kennzeichen der vorliegenden Erfindung am besten darstellt. In 4B ist ein Motor 16 zum Erzeugen der Antriebskraft mit einem ersten Zahnrad 21, das als ein Abtriebsstufenzahnrad an einer Motorabtriebswelle des Motors 16 angebracht ist, in einem Motoraufnahmeabschnitt eines Getriebegehäuses 17 aufgenommen und ist mittels eines Metallbands 16a an dem Getriebegehäuse 17 befestigt. Eine Zwischendrehwelle 23, ein zweites Zahnrad 19 und ein drittes Zahnrad 13 sind einteilig geformt, wobei als Materialien für die Zwischendrehwelle 23, das zweite Zahnrad 19 und das dritte Zahnrad 13 Eisen, Aluminium, Harze oder dergleichen verwendet werden können, in der vorliegenden Erfindung wird jedoch Eisenmaterial, das die höchste Festigkeit besitzt, verwendet. Das zweite Zahnrad 19 ist so angeordnet, dass es mit dem ersten Zahnrad 21 kämmt, und das dritte Zahnrad 13 ist durch einen Zahnradhalter 12 in der Weise angeordnet, dass es mit einem vierten Zahnrad 20 kämmt, das mit einer Abtriebsdrehwelle 11 einteilig ist. Folglich sind die Drehwelle des Motors 1 und die Abtriebsdrehwelle 11 unter einem rechten Winkel angeordnet. Der Zahnradmechanismus ist in der oben beschriebenen Weise gebildet, wodurch ein Vorteil dahingehend ge schaffen wird, dass ein Spielraum zwischen den Zahnrädern kleiner gemacht werden kann als dann, wenn der Zahnradmechanismus lediglich durch ein ebenes Zahnrad gebildet ist. Die Abtriebsdrehwelle 11 ist an ihrem äußersten Ende mit einer Senkbohrung ausgebildet und ist in der Weise in Eingriff, dass sie Drehmoment durch das Einsetzen einer Schaltstange 54 (siehe 9) der Verteilergetriebebaueinheit 33 überträgt. Ein Magnethalter 10 ist in die obere Oberfläche des vierten Zahnrads 20 eingesetzt oder durch Kleben verbunden. Ein Joch 9, das aus einem magnetischen Material hergestellt ist, ist durch Einpassen oder Kleben mit dem Magnethalter 10 verbunden und ein Magnet 8 ist durch Einpassen oder Kleben mit dem magnetischen Joch 9 verbunden. Der Magnet 8, das magnetische Joch 9, der Magnethalter 10 und die Abtriebsdrehwelle 11 sind in der Weise miteinander verbunden, dass sie synchron gedreht werden können. In 2 ist ein Verbinder 18 einteilig mit einem Plattengehäuse 6 geformt, das außerdem als eine Zahnradabdeckung dient, und der Verbinder 18 wird für einen Datenaustausch mit der Umgebung der Schaltsteuereinheit, zum Zuführen einer Energieversorgung und für die Eingabe eines Zündsignals verwendet. Eine Wärmeableitungs- oder Abstrahlungsplatte 5 ist mit einem Epoxykleber oder einem Siliciumklebstoff an das Plattengehäuse 6 geklebt und eine Schaltungsplatte 2 ist mit dem Epoxykleber oder Siliciumklebstoff an die Kühlplatte 5 geklebt. Ein Sensor 3, ein Mikrocomputer 4 und ein EEPROM 24 sind auf der Schaltungsplatte 2 angebracht und eine Plattenabdeckung 1 ist mit dem Epoxykleber oder Siliciumklebstoff an das Plattengehäuse 6 geklebt, um die Schaltungsplatte 2 abzudecken. Wie in den 4A und 4B gezeigt ist, ist das Plattengehäuse 6 durch Schrauben oder dergleichen über ein Dichtungsmaterial 7 mit einem Zahnradgehäuse 17 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt sind die Schaltungsplatte 2 und der Anschluss des Motors 16 durch einen Motorverbindungsanschluss A14 und einen Motorverbindungsanschluss B15 elektrisch verbunden. Das Zahnradgehäuse 17 weist einen Motoraufnahmeabschnitt und einen Zahnradmechanismusaufnahmeabschnitt auf, die jeweils ein Metallgehäuse sind. Das Plattengehäuse 6 ist an einem Gehäuse (Zahnradgehäuse 17) gesichert, das eine Harzabdeckung mit einer dazwischen gelegten Dichtung 7 ist, die beide einen Zwischenraum zum Aufnehmen des Motors und des Zahnradmechanismus definieren. Wie beschrieben wurde, ist das Plattengehäuse 6 außerdem mit einer Funktion zum Abdecken des Motors und des Zahnradmechanismus versehen, weshalb sie als eine Motorabdeckung bzw. eine Zahnradabdeckung bezeichnet werden können.
In Bezug auf die Anbringungsposition des Motors können der Motor und die Zwischendrehwelle zusätzlich zu der in 9 gezeigten Anordnung parallel zueinander angeordnet werden.
Aufbau eines Winkelerfassungsabschnitts
3 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts zum Erfassen eines Drehwinkels einer Abtriebsdrehwelle 11. In 1 oder 3 ist ein Magnethalter 10 in Kontakt mit der Abtriebsdrehwelle 11 verbunden, so dass er sich synchron mit der Abtriebsdrehwelle 11 dreht. Der Magnethalter 11 ist mit einer Nut zum Befestigen eines Magnets 8 und eines Magnetjochs 9 in einem stabilisierten Zustand versehen. Es ist erwünscht, dass der Magnet 8 und das Magnetjoch 9 in Kontakt sind, wobei sie in der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Epoxyklebers aneinander geklebt sind, wobei jedoch der Magnet 8 und das Magnetjoch 9 einteilig geformt sein können. Der Magnet 8 und das Magnetjoch 9 sind mit einem Epoxykleber an den Magnethalter 10 angeklebt. Ein Einpassen oder ein Einsatzgießen des Magnets 8 und des Magnetjochs 9 zum Zeitpunkt der Formung des Magnethalters 10 ist außerdem möglich. Die untere Oberfläche des Plattengehäuses 8 ist entfernt von der oberen Oberfläche des Magneten 8 positioniert, wie in 2 gezeigt ist. Die Kühlfläche 5 ist mit einem Epoxykleber oder Siliciumklebstoff mit dem Plattengehäuse 6 verbunden und die Schaltungsplatte 2 ist durch den Epoxykleber oder Siliciumklebstoff mit der Kühlplatte 5 verbunden. Das Sensorelement 3 ist in einem Magnetismusverteilungsraums des Magneten 8 und auf der Schaltungsplatte 2 angeordnet. In diesem Fall ist es erwünscht, dass das Sensorelement 3 an der Drehwelle des Magneten 8 angeordnet ist, im Allgemeinen ergibt sich jedoch eine Abweichung infolge der Montagetoleranz oder dergleichen. Wenn jedoch der Mittelpunkt des Sensorelements 3 innerhalb eines Kreises von etwa 5 mm Durchmesser angeordnet ist, kann es durch eine Kalibrierung, die später beschrieben wird, korrigiert werden.
Die Hauptfunktion der Schaltsteuereinheit 41 besteht darin, zu bewirken, dass der Drehwinkel der Abtriebsdrehwelle 11 dem Solldrehwinkel folgt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Drehwinkel der Abtriebsdrehwelle mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Des Weiteren liegt der Drehbetriebsbereich der Abtriebsdrehwelle 11 im Bereich von 0 bis 280° und es ist ein Mechanismus erforderlich, der einen Winkel über im Wesentlichen den gesamten Bereich (360°) erfassen kann. Verschiedene Systeme zum Erfassen eines Drehwinkels, wie etwa ein kontaktloser Typ unter Verwendung eines Lochelements, sind bisher vorgeschlagen worden. In der vorliegenden Erfindung ist der Magnet 8 an der Abtriebsdrehwelle 11 gesichert und eine Änderung der Richtung des Magnetfelds wird unter Verwendung des Sensorelements 3 auf der Schaltungsplatte 2 erfasst, um dadurch die Erfassung des Drehwinkels über den gesamten Bereich (360°) zu realisieren.
Bei der Verwendung des Magneten sollte der unerwarteten Störung eines Magnetkreises Aufmerksamkeit gewidmet werden. Bei der vorliegenden Erfindung besteht die Gefahr, dass ein erstes Zahnrad 21, ein zweites Zahnrad 19, ein drittes Zahnrad 13, ein viertes Zahnrad 20 und die Abtriebsdrehwelle 11 möglicherweise aus magnetischen Körpern, wie etwa Eisen gebildet sind, wodurch sich ein unerwarteter Einfluss auf den Magnetkreis um den Magneten 8 ergibt. Es ist demzufolge erforderlich, dass der Magnet 8 in gewissem Umfang von den magnetischen Körpern, wie etwa das erste Zahnrad 21, das zweite Zahnrad 19, das dritte Zahnrad 13, das vierte Zahnrad 20 und die Abtriebsdrehwelle 11 beabstandet ist. In der vorliegenden Erfindung ist die Abtriebsdrehwelle 11 der magnetische Körper, der den Magneten 8 am nächsten ist, und in Bezug auf eine Koerzitivkraft 304 (kA/m) und die Restflussdichte 470 (mT) beträgt der Abstand zwischen dem Magneten 8 und der Abtriebsdrehwelle 11 20 mm. Um den Magnetkreis um den Magneten nicht zu beeinflussen, ist es ausreichend, dass der Magnethalter 11 ein nichtmagnetischer Körper ist und unter Berücksichtigung der Verarbeitungseigenschaft oder der Starrheit kann Harz oder Aluminium verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung wird das Harz verwendet.
Der Magnethalter 10 hält den Abstand zwischen dem Magneten 8 und der Abtriebsdrehwelle 11 konstant und besitzt des Weiteren eine Funktion zum Sichern des Magneten an der Welle B11, so dass der Magnet 8 synchron mit der Abtriebsdrehwelle 11 gedreht werden kann. Der Magnethalter 10 besitzt außerdem eine Funktion zum Einstellen des Abstands (im Folgenden als der Luftspalt bezeichnet) zwischen dem Magneten 8 und dem Sensorelement 3. Dieser Luftspalt ist sehr wichtig, und wenn der Luftspalt wesentlich größer als der eingestellte Wert ist, ist die Magnetkraft des Magneten 8, die das Sensorelement 3 erreicht, so klein, dass das Sensorelement 3 nicht aktiviert werden kann. Wenn dagegen der Luftspalt kleiner als der eingestellte Wert ist, kommt der Magnet 8 mit dem Plattengehäuse 6 in Kontakt und stört die Drehbewegung der Abtriebsdrehwelle 11 oder die Magnetkraft, die auf das Sensorelement 3 ausgeübt wird, ist zu groß, so dass sich möglicherweise eine unerwartete Beschädigung an dem Sensorelement 3 ergibt.
Im Folgenden wird der Aufbau des Magnetkreises unter Verwendung des magnetischen Jochs 9 erwähnt. Wenn kein magnetischer Körper um den Magneten 8 vorhanden ist, fließt der von dem Magneten 8 abgestrahlte Magnetismus vom N-Pol zum S-Pol im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine Ebene um den Magneten (siehe 6A). Demzufolge wird ein Magnetismus auch in einem Raum erzeugt, der einem Raum gegenüberliegt, indem das Sensorelement 3 positioniert ist, wodurch kein wirksamer Magnetkreis realisiert wird. Deswegen ist das magnetische Joch 9 in der Weise angeordnet, dass es mit einem unteren Teil des Magneten 8 (gegenüberliegend dem Sensorelement 3) in Kontakt gelangt, um den wirksamen magnetischen Kreis zu realisieren (siehe 6B). Das magnetische Joch 9 sollte jedoch ein magnetischer Körper sein. Ferner sollte der Form des magnetischen Jochs Aufmerksamkeit gewidmet werden. Wenn das magnetische Joch 9 dünn ist, wird die magnetische Charakteristik des magnetischen Jochs gesättigt und der Magnetismus, der in den äußeren Raum des magnetischen Jochs 9 abfließt, wird größer, wodurch kein wirksamer magnetischer Kreis gebildet wird. Die Dicke des magnetischen Jochs 9 ist demzufolge ausreichend, wenn sie ei nen solchen Grad erreicht, dass die magnetische Charakteristik des magnetischen Jochs nicht gesättigt ist und auf der magnetischen Charakteristik des Magneten 8 beruht. Im Fall der vorliegenden Erfindung ist die Dicke des magnetischen Jochs 9 in Bezug auf den Magneten 8 vorteilhaft nicht kleiner als 2 mm, wobei tatsächlich ein Wert von 3 mm verwendet wird. Es ist erwünscht, dass eine Schnittfläche des magnetischen Jochs 9 in einer vertikalen Richtung zu der Drehwelle gleich der des Magneten 8 ist. Der Grund besteht darin, dass dann, wenn der Querschnitt zu groß ist, der magnetische Kreis am unteren Teil des Magneten breiter wird, wohingegen dann, wenn er zu schmal wird, die Komponente, die bei dem vom unteren Teil des Magneten abgestrahlten Magnetismus nicht durch das magnetische Joch 9 verläuft, größer wird. Der Einfluss des Vorhandenseins und des Fehlens des magnetischen Jochs 9 wurde durch eine Analyse erhalten. Die Ergebnisse sind in 7 gezeigt.
In 5 repräsentiert die durchgehende Linie den Fall, bei dem das magnetische Joch vorhanden ist, und die unterbrochene Linie repräsentiert den Fall, bei dem das magnetische Joch fehlt. Das magnetische Joch 9 mit der beschriebenen Form wird verwendet, wodurch der magnetische Kreis am unteren Teil des Magneten 8 auf einen bestimmten Raum begrenzt ist (siehe 4(b)) und die magnetische Kraft, die auf das Sensorelement 3 ausgeübt wird, kann um etwa 40 % im Vergleich mit dem Fall, bei dem das magnetische Joch 9 fehlt, verstärkt werden. Demzufolge kann durch Verwendung des magnetischen Jochs 9 der wirksame magnetische Kreis realisiert werden. In der vorliegenden Erfindung wird SUS430 für das magnetische Joch 9 verwendet, es kann jedoch jeder magnetische Körper mit einer gleichwertigen magnetischen Charakteristik, wie etwa S45C oder S15C bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Wenn in der vorliegenden Erfindung des Weiteren die magnetische Kraft, die durch das Sensorelement 3 verläuft, im Bereich von 10 kA/m bis 15 kA/m liegt, reagiert der Ausgang des Sensorelements 3 in der Richtung eines Magnetfeldes, das durch das Sensorelement 3 verläuft, und ist nicht durch die Stärke des Magnetfelds beeinflusst. Des Weiteren sind die Schaltungsplatte 2, die Kühlplatte 5 und das Plattengehäuse 6 zwischen dem Magneten 8 und dem Sensorelement 3 positioniert, deren Dicken etwa 1 mm, etwa 2 mm bzw. etwa 2 mm betragen. Wenn der Abstand von dem Plattengehäuse 6 zu der Oberfläche des Magneten 8 auf etwa 1 mm eingestellt ist, beträgt der Abstand zwischen dem Magneten 8 und dem Sensorelement 3 insgesamt 6 mm. Unter Berücksichtigung der gewählten Toleranz oder der Verarbeitungstoleranz beträgt dieser Abstand etwa 6 mm ± 1 mm. Deswegen sind Material und Form des Magneten 8 durch die Bedingung des Abstands (etwa 6 mm ± 1 mm) und die Bedingung der Magnetkraft, die durch das Sensorelement 3 verläuft (10 kA/m bis 15 kA/m), bestimmt. Tabelle 1 zeigt das magnetische Material, das gegenwärtig verwendet wird, und dessen Eigenschaften. In der vorliegenden Erfindung wird ein SmFeN-Magnet verwendet, dessen Bedingungen besser sind. Es ist erwünscht, dass die Richtfähigkeit des Magnetfelds, das durch das Sensorelement 3 verläuft, synchron mit der Drehung des Magneten 8 ist. Deswegen ist es erwünscht, dass die Form des Magneten symmetrisch um die Mittelwelle ist, und wie in 8 angezeigt ist, kann eine Scheibenform, eine Ringröhrenform, eine Trapezform, ein stabähnliche Form oder dergleichen verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung wird ein stabähnlicher Magnet (20 mm × 4 mm × 3 mm) unter Berücksichtigung der einfachen Verarbeitung verwendet. Tabelle 1

Art	Br (T)	H_c (kA/m)	Temperaturkoeffizient des Br	Preis (Ferrit)	Herstellbarkeit	Beurteilung
Ferrit	× 0,2	× 150	× –0,18	⦾ 1	× schwer	×
Alnico	o 0,6	× 45	⦾ –0,02	o 5–10	× schwer	×
SmFeN	o 0,47	o 304	o –0,06	o 10–15	o leicht	⦾
Nd-Fe-B	⦾ 1,2	o 880	× –0,13	o 15–20	o leicht	×
Sm-Co	o 0,9	o 690	o –0,04	× 20–25	o leicht	×

Isolationsaufbau eines Schaltungsabschnitts
9 zeigt den internen Aufbau der Schaltsteuereinheit 41. In einer Zahnradkammer 40, die durch das Zahnradgehäuse 17 und das Plattengehäuse 6 gebildet ist, sind mechanische Abschnitte angeordnet, die die Drehkörper wie etwa das erste Zahnrad 21, das zweite Zahnrad 19, das dritte Zahnrad 13, den Zahnradhalter 12, den Magneten 8, das magnetische Joch 9 und dergleichen enthalten. In dem Plattengehäuse 6 ist eine Plattenkammer 66 angeordnet, die die Schaltungsplatte 2, die Kühlplatte 5, das Sensorelement 3, den Mikrocomputer 4 und dergleichen enthält, so dass sie durch die Zahnradkammer 40 und die Plattenkammer 6 von der Zahnradkammer 40 isoliert sind. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, die Schaltungsplatte 2 von Substanzen, wie etwa Staub, Öl oder dergleichen zu schützen, von denen angenommen wird, dass sie in den mechanischen Abschnitten erzeugt werden, wobei die Substanzen auf die elektronische Schaltung nachteilig wirken. Es wird ferner möglich, die Auswahl einer Vielzahl von Montageschritten zu realisieren, so dass die mechanischen Abschnitte und die elektronischen Schal tungsabschnitte an einer entfernten Stelle gefertigt werden, wobei sie zu einer Stelle, an der sie zusammengefügt werden können, transportiert und später zusammengefügt werden. Ferner ist, wie in 10 gezeigt ist, als eine Trennwand zum Isolieren einer Plattenkammer 66 von der Zahnradkammer 40 eine Kombination aus der Platte oder dem Plattengehäuse oder einer Kühlplatte 56 oder einem Zahnradgehäuse 55 und der Platte oder dem Plattengehäuse oder einer Kühlplatte 56 vorgesehen. Ferner ist eine Anbringungsposition einer Plattenkammer 66 an der Drehwelle der endgültigen Abtriebswelle oder an der Drehwelle des Zwischenzahnrads vorgesehen.
Abstrahlung der Platte
Es ist festgelegt, dass der Bereich der Betriebsumgebungstemperatur der Schaltsteuereinheit 61 von –40 °C bis 125 °C reicht. Insbesondere der Betrieb bei einer hohen Temperatur ergibt ein Problem und zum Zeitpunkt des Antriebs des Motors 16 wird ein Ansteigen der Temperatur der Schaltungsplatte 2 erwartet. Bei Temperaturbedingungen, die 150 °C übersteigen, kann keine Betriebskompensation des Mikrocomputers erfolgen und Maßnahmen zur Abstrahlung zum Zeitpunkt einer hohen Temperatur müssen zweifellos erfolgen. Deswegen ist die Kühlplatte 5 zwischen dem Plattengehäuse 6 und der Schaltungsplatte 2 angeordnet. Der Zweck der Anordnung der Kühlplatte 5 ist eine Maßnahme zur Abstrahlung, besitzt jedoch gleichzeitig eine Funktion als ein Verstärkungsmaterial für die Schaltungsplatte 2. Deswegen sind als das Material für die Kühlplatte 5 jene Materialien erwünscht, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Festigkeit aufweisen. Ferner ist die Kühlplatte 5 zwischen dem Magnet 8 und dem Sensorelement 3 angeordnet und sollte den magnetischen Kreis nicht stören. Deswegen muss die Kühlplatte 5 ein nichtmagnetischer Körper sein, der den magnetischen Kreis nicht beeinflusst. In der vorliegenden Erfindung wird Aluminium (Al) unter Berücksichtigung der vorhergehenden Bedingungen als Material für die Kühlplatte 5 verwendet.
Schaltungsplatte
Die Schaltungsplatte 2 ist zwischen dem Magneten 8 und dem Sensorelement 3 angeordnet, um den magnetischen Kreis nicht zu stören. Deswegen ist das Material für die Schaltungsplatte 2 ähnlich wie die Kühlplatte 5 ein nichtmagnetischer Körper. Damit Wärme, die auf der Schaltungsplatte 2 erzeugt wird, wirkungsvoll abgestrahlt werden kann, muss das Material des Weiteren ferner eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben. In der vorliegenden Erfindung wird Aluminium (Al₂O₃) verwendet. 11 zeigt eine Anordnung von Schaltungsabschnitten auf einer Schaltungsplatte 2. Auf der Schaltungsplatte 2 sind ein Mikrocomputer 4, ein Sensorelement 3, ein Verstärker 55, ein Motoransteuerungsschaltungselement 47, ein EEPROM 24, ein Regler 49 und dergleichen angeordnet. Diese sind untereinander elektrisch verbunden und führen die Steuerung der Schaltsteuereinheit aus.
Die Position des Mikrocomputers 4 ist nicht besonders festgelegt, sondern jede Position ist ausreichend, solange sie sich auf der Schaltungsplatte 2 befindet. Der Mikrocomputer 4 wird gemäß einem vorgegebenen Programm betrieben und führt eine Funktion zum Entscheiden und Steuern des Betriebs der Schaltsteuereinheit aus. Die konkreten Funktionen der Schaltsteuereinheit beinhalten den Datenaustausch mit der Motorsteuereinheit, die Ausgabesignalverarbeitung des Sensorelements 3, die später beschrieben wird, die Steuerung des Motors 16 und dergleichen. Zu diesem Zweck muss der Mikrocomputer 4 oder die Schaltungsplatte 2, auf der der Mikrocomputer 4 angeordnet ist, ein PWM-Ausgangs-/Sensorelementsignal für die Motorsteuerung sowie einen A/D-Eingang zum Eingeben eines Sollwinkelsignals aufweisen. In der vorliegenden Erfindung wird ein H85/261, der durch Hitachi Seisakusho als Mikrocomputer 4 verwendet. Der Mikrocomputer 4 ist mit Funktionen eines elektrisch wiederbeschreibbaren Flash-Speichers, eines Eingang mit A/D-Umsetzung, eines Zeitgebers und dergleichen versehen.
Die Position des Sensorelements 3 ist innerhalb des Raums der magnetischen Verteilung des Magneten 8 und an der Drehwelle der Abtriebsdrehwelle 11 und es ist erwünscht, dass die Anordnungsoberfläche des Sensorelements 3 parallel zur Drehfläche des Magneten 8 verläuft. Es gibt jedoch tatsächlich einen Fehler im Montageschritt und einen Fehler in der Teileverarbeitung und es ist eine Abweichung sowohl in der Koaxialität als auch der Parallelität vorhanden. Die Abweichung von Koaxialität und Parallelität ist eine der Ursachen, die bei der Beeinflussung des Ausgangs des Sensorelements 3 nicht ignoriert werden können. In der vorliegenden Erfindung wird die später beschriebene Kalibrierung des Sensorelements in der gesamten Schaltsteuereinheit ausgeführt, um den oben erwähnten Einfluss zu beseitigen.
12 zeigt einen Schaltungsfunktionsblock auf der Schaltungsplatte. Da die Amplitude eines Ausgangssignals eines Sensorelements 3 etwa 100 mV beträgt (bei einer 5-Volt-Versorgung), ist es für eine Erfassung des Winkels mit höherer Genauigkeit erforderlich, das Ausgangssignal des Sensorelements 3 zu verstärken, um es in den Mikrocomputer 4 einzugeben. Zu diesem Zweck führt der Verstärker 55 eine Funktion zum Verstärken des Ausgangs des Sensorelements 3 aus, um es an den Mikrocomputer 4 auszugeben.
Der EEPROM 24 wird verwendet, um eine Konstante zu speichern, die bei der Kalibrierung des Sensorelements berechnet wird, oder um die Bedingungen der Schaltsteuereinheit 41 aufzuzeichnen.
Das Motorantriebsschaltungselement 47 umfasst eine H-Brückenschaltung und bewirkt, dass ein Ansteuerungsstrom in Reaktion auf ein Motorantriebsbefehlssignal, wie etwa eine PWM-Ausgabe durch den Mikrocomputer 4, zum Motor 16 fließt.
Eine der Charakteristiken der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass auf der Schaltungsplatte 2 alle Schaltungsteile angeordnet sind, wie der Mikrocomputer 4, das Sensorelement 3, der Verstärker 45, das Motorantriebsschaltungselement 47, der EEPROM 24, der Regler 49 und dergleichen. Dies ermöglicht nicht nur die Planung der Verringerung der Anzahl von Teilen, wie etwa eine Verdrahtung zwischen dem Sensorelement 3 und dem Mikrocomputer 4, sondern außerdem eine Verbesserung der Zuverlässigkeit. Des Weiteren müssen keine zusätzlichen Anbringungsorgane für das Sensorelement vorgesehen werden und eine Vereinfachung des Erfassungsabschnitts, eine Verringerung der Plattengröße und eine Verringerung der Größe der Schaltsteuereinheit können geplant werden. Da ferner das Material für die Platte Aluminium ist, können alle oder einige der ICs im Zustand von paarweise angeordneten Chips angebracht werden. In der vorliegenden Erfindung sind der Regler 49, der Verstärker 45, das Motorantriebsschaltungselement 47 und der Lampentreiber IC 50 in einer Bear-Chip-Form angebracht.
Plattenabdeckung
Eine Plattenabdeckung 1 ist über der Schaltungsplatte 2 vorgesehen. Die Schaltungsplatte 2 wird von äußeren Einflüssen, wie etwa Wasser, Staub oder Öl, durch das Plattengehäuse 6 und die Plattenabdeckung 1 geschützt.
Belüftungsloch
Bei Berücksichtigung der verwendeten Umgebungsbedingungen und des Herstellungsprozesses der Schaltsteuereinheit besteht jedoch die Gefahr der Temperaturänderung in einem Raum, in dem die Schaltungsplatte 2 aufbewahrt und angeordnet ist (im Folgenden als Plattenkammer 66 bezeichnet). Zum Beispiel dehnt sich bei einer hohen Temperatur die Innenluft der Plattenkammer 66 aus, bei einer niedrigen Temperatur zieht sie sich jedoch zusammen. Wenn die Plattenkammer 66 vom äußeren Raum vollständig abgedichtet ist, wird eine Belüftung unmöglich und eine Zugbelastung, die durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Luft bewirkt wird, wirkt auf die Plattenabdeckung 1 und das Plattengehäuse 6. Die Plattenabdeckung 1 oder das Plattengehäuse 6 bricht möglicherweise infolge der Zugbelastung. Das einzige Mittel zum Lösen dieses Problems besteht darin, einen Belüftungsabschnitt in dem Plattengehäuse 6 oder in der Plattenabdeckung 1 vorzusehen. Die gewünschten Bedingungen des Belüftungsabschnitts sind ein ausgezeichneter Wasserwiderstand, abweisende Eigenschaften, Ölwiderstand und Wärmewiderstand, wobei sie in der Lage sind, eine stabile und dauerhafte Belüftung zu realisieren. In der vorliegenden Erfindung ist ein Belüftungsabschnitt 43 mit einem Durchmesser von 1 mm an der Plattenabdeckung 1 vorgesehen und ein Dichtungsmaterial mit einem porösen Aufbau ist in der Weise befestigt, dass es den Belüftungsabschnitt 43 überdeckt.
Motorverbindungsanschluss
Der Motorantriebsstrom und der Motor 16 auf der Schaltungsplatte 2 müssen elektrisch verbunden sein. Als konkretes Mittel wird ein Leiter verwendet. Nachdem jedoch bei diesem Verfahren die Schaltungsplatte 2, der Motor 16 und dergleichen zusammengebaut wurden, müssen die Schaltungsplatte 2 und der Motor 16 erneut durch Löten oder dergleichen verbunden werden, was in Bezug auf die Arbeitseffektivität nicht erwünscht ist. Deswegen ist für eine Verbindung der Schaltungsplatte 2 und des Motors ein Passgelenk erwünscht, das einen ausschließlich hierfür verwendeten Anschluss oder dergleichen aufweist. In der vorliegenden Erfindung wird zur Vereinfachung des Montageprozesses die Konstruktion verwendet, bei der der Motorverbindungsanschluss A14 und der Motorverbindungsanschluss B15 einteilig mit dem Plattengehäuse 6 geformt sind, das an den Motoranschluss angepasst und hiermit verbunden wird. Dies ist eine Entwicklung, bei der, nachdem der Schaltungsabschnitt 25 und der mechanische Abschnitt 26 kombiniert wurden, diese beiden Abschnitte lediglich miteinander kombiniert sind, wodurch die Schaltungsplatte 2 und der Motor 16 miteinander verbunden sind (siehe die 4A, 4B und 13).
Zahnradaufbau
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Bauanordnung von Motor und Zahnrad ein kennzeichnendes Merkmal. Bei dem Montageprozess der mechanischen Abschnitte sind die Montage- und Anbringungsschritte des Motors und des Zahnrads die Abschnitte, die eine extreme Zeit und Technik erfordern. Zum Vereinfachen der Schritte wird der Aufbau verwendet, bei dem der Motor 16, der Zahnradhalter 12 und die Abtriebsdrehwelle 11 in der gleichen Richtung in Bezug auf das Zahnradgehäuse 17 zusammengebaut und angebracht werden können (siehe 3) und ist des Weiteren, wie aus 13 ersichtlich ist, in der Weise aufgebaut, dass die Höhe des Motors 16 und des Zahnradhalters 12 größer als die des Zahnradgehäuses 17 ist.
Zahnradsatz
14 zeigt den Aufbau eines Zahnradsatzes. Der Zahnradhalter 12 weist zwei Durchgangslöcher für Lager auf. Die Zwischendrehwelle 23, die mit dem zweiten Zahnrad und dem dritten Zahnrad einteilig ist, ist in ein Durchgangsloch eingesetzt und mit diesem verbunden sowie axial mittels der Klammer 22 befestigt. Die Abtriebsdrehwelle 11, die mit dem vierten Zahnrad 20 einteilig ist, ist in das andere Durchgangsloch eingesetzt und damit verbunden.
Um die Größe der Schaltsteuereinheit zu verringern, ist es erforderlich, die Größe des Motors zu verkleinern. Die Motorgröße hat jedoch im Allgemeinen eine proportionale Beziehung mit dem Motorausgangsdrehmoment und das Drehmoment, das für das Verteilergehäuse 33 durch die Abtriebsdrehwelle 11 ausreichend ist, kann bei einer Verkleinerung der Motorgröße einfach nicht erreicht werden. Deswegen sind eine oder mehrere Zahnradstufen vorgesehen und Drehmoment, das durch den Motor 16 erzeugt wird, wird verstärkt und an die Abtriebsdrehwelle 11 durch die Zahnradstufen übertragen. Bei lediglich einer Zahnradstufe wird die Zahnradgröße der hinteren Stufe groß, was in Bezug auf die Miniaturisierung der Schaltsteuereinheit 41 nicht erwünscht ist. Demzufolge ist ein Verfahren, bei dem mehrere Zahnradstufen vorgesehen sind, erwünscht, um die Zahnräder wirkungsvoll anzuordnen, wodurch das Solldrehmoment an der Abtriebsdrehwelle 11 erreicht wird. Es ist jedoch möglich, dass durch das Vorsehen von mehreren Zahnradstufen in den entsprechenden Zahnradstufen ein Energieverlust auftritt. Deswegen ist ein Mechanismus zum Steigern des Wirkungsgrads der Energieübertragung der Zahnräder erforderlich. Es ist ein Verfahren zum Anheben des energetischen Wirkungsgrads der Zahnräder vorgesehen, bei dem die Reibungskraft zwischen der Welle und dem Lager verringert ist und das Kämmen von Zahnrädern im Idealzustand aufrechterhalten wird. Die vorliegende Ausführungsform verwendet eine Erfindung, bei der der Abstand zwischen den axialen Mittelpunkten des dritten Zahnrads 13 und des vierten Zahnrads 20 durch Verwendung des Zahnradhalters 12 konstant gehalten werden kann. Ferner sind das dritte Zahnrad 13 und das vierte Zahnrad 20 im Voraus in dem Zahnradhalter 12 enthalten und der Zahnradsatz wird in dem Modul gebildet, wodurch der Schritt, bei dem die Zahnräder in dem Zahnradgehäuse 17 aufgenommen werden, einfach wird.
Sensorkalibrierung
Im Folgenden wird das Sensorelement 3 erwähnt. In dem Sensor, dessen Zweck darin besteht, eine Position und einen Drehwinkel zu erfassen, wobei der Ausgang des Sensorelements vom analogen Typ ist, tritt im Allgemeinen zwischen Teilen in Bezug auf ein Objekt bei jedem Sensorelement oder bei jedem Produkt ein unterschiedlicher Ausgang auf. Die Gründe für den Unterschied zwischen Teilen liegt in einer Positionsabweichung, wenn das Sensorelement auf der Platte angebracht wird, in einem Fehler zum Zeitpunkt der Montage oder in einem Unterschied der Empfindlichkeit in Bezug auf ein Objekt bei einem einzelnen Sensorelement. Wenn die geforderte Leistungsfähigkeit in Bezug auf das Sensorelement hoch ist, kann dieser Unterschied zwischen Teilen nicht ignoriert werden, und es ist erforderlich, ein Verfahren zum Eliminieren des Unterschieds zwischen Teilen durch Auslöschung oder dergleichen zu verwenden. In der vorliegenden Ausführungsform wird als ein Verfahren zum Auslöschen des Unterschieds zwischen Teilen die folgende Kalibrierung verwendet. 15 zeigt einen Blockschaltplan der Sensorelementkalibrierung.

Bei der Kalibrierung werden zunächst die Abtriebsdrehwelle 11 der Schaltsteuereinheit 41 und der Drehcodierer 116, der einen Winkel als eine Referenz erfassen kann, in der Weise angeordnet, dass ihre Drehwellen koaxial verlaufen. Anschließend wird der Motor 16 in der Schaltsteuereinheit 41 angetrieben, um die Abtriebsdrehwelle 11 zu drehen, und gleichzeitig werden ein absolutes Winkelsignal von dem Codierer und ein Ausgang des Winkelsensorelements 3 zueinander synchron angelegt und in einen Computer gelesen (Schritt 117). In dem Computer werden Störungen des Ausgangssignals des Sensorelements 3 entfernt (Schritt 118) und eine Normierung wird ausgeführt, so dass der Ausgang des Sensorelements 3 maximal 1 und minimal –1 ist (Schritt 109). 16 zeigt eine Beziehung zwischen dem Magnetdrehwinkel und dem normierten Signal. Das Sensorelement 3, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, weist Ausgänge der beiden Systeme auf und die Ausgangssignale sind Signale, deren Phasen in Bezug auf die Richtung des Magnetfelds, das durch das Sensorelement 3 verläuft, voneinander abweichen. Anschließend wird das Ausgangssignal des Sensorelements 3 in Be zug auf den Magnetdrehwinkel in vier Bereiche unterteilt, wobei zwei normierte Signale und zwei Schwellenwerte verwendet werden (Schritt 120). Die Tabelle 2 zeigt die entsprechenden Bereiche und Bedingungen. Tabelle 2

Bereich	Bedingungen	Sensorausgang, der zur Berechnung verwendet wird (: = υ)
I	Ausgang 2 ≥ Schwellenwert 1	Ausgang 1
II	Ausgang 1 ≥ Schwellenwert 2	Ausgang 2
III	Ausgang 2 ≥ Schwellenwert 2	Ausgang 1
IV	Ausgang 1 ≥ Schwellenwert 1	Ausgang 2

Es ist jedoch erwünscht, dass der Schwellenwertpegel 1 kleiner als der Wert ist, bei dem sich der Ausgang 1 und der Ausgang 2 auf der positiven Seite schneiden, und es ist erwünscht, dass der Schwellenwertpegel 2 größer ist als der Wert, bei dem sich der Ausgang 1 und der Ausgang 2 auf der negativen Seite schneiden. Wo diese beiden Bedingungen nicht erfüllt sind, gibt es gelegentlich einen Bereich, der zu keinem Bereich zwischen den Bereichen gehört, wobei Winkel, die aus dem Sensorelementausgang berechnet werden, diskontinuierlich sind. Ferner ist der Wert, bei dem sich der Ausgang 1 und der Ausgang 2 schneiden, infolge des Einflusses des Sensorelements oder der Montagetoleranz für jedes Produkt unterschiedlich. Unter Berücksichtigung dieser Änderung ist in der vorliegenden Ausführungsform der Schwellenwertpegel 1 auf 0,6 gesetzt und der Schwellenwertpegel 2 ist auf –0,6 gesetzt.
Infolge der Näherung in einem tertiären Ausdruck in den entsprechenden Bereichen werden ferner Koeffizienten {a, b, c, d} einer tertiären Funktion, die E minimal macht, in dem folgenden Ausdruck festgelegt.
wobei θ den absoluten Winkel angibt, der aus dem Codiererausgang berechnet wird, und υ die Variable angibt, die bei der oben beschriebenen Berechnung in jedem Bereich verwendet wird, der durch die dicke Linie in 16 angezeigt ist. n gibt die Abtastzahl in jedem Bereich an und Xi gibt den i-ten Wert der Variable X an.
Da in der vorliegenden Ausführungsform der Bereich in vier Teile unterteilt ist, gibt es insgesamt 16 Koeffizienten, die zu berechnen sind. Schließlich werden die berechneten Koeffizienten in den EEPROM 24 in der Schaltsteuereinheit 41 geschrieben und gesichert (Schritt 122).
Temperaturkompensation des Sensorelements
Im Folgenden werden Temperaturcharakteristiken des Sensorelements und das Kompensationsverfahren hierfür erwähnt. In dem Halbleiter oder dem Sensorelement, das aus einem ferromagnetischen Material, wie etwa Eisen, gebildet ist, ändert sich im Allgemeinen die Reaktionsfähigkeit in Bezug auf das Objekt oder sein eigener Widerstandswert mit der Temperatur (temperaturabhängig). Wie oben erwähnt wurde, liegt der Bereich der Betriebstemperatur der Schaltsteuereinheit im Bereich von –40 °C bis 125 °C. Es ist ferner zu erwarten, dass die Temperaturbedingungen zeitweilig die oben genannten Werte überschreiten. Der Einfluss auf das Sensorelement durch die große Temperaturänderung kann nicht ignoriert werden und muss durch irgendein Mittel kompensiert werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Sensorelementausgang nach dem Zusammenbau von Produkten einer Kalibrierung unterzogen und der Sensorausgang wird unter Verwendung der berechneten Konstante berechnet. Somit wird eine Temperaturkompensation mit dem Ziel ausgeführt, dass selbst dann, wenn sich die Temperatur ändert, ein Sensorausgang, der gleich dem Sensorelementausgang zum Zeitpunkt der Ausführung der Kalibrierung ist, fälschlicherweise erhalten wird. Es ist bekannt, dass sich bei dem Sensorelement 3, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, sein Gesamtwiderstandswert mit der Temperatur ändert und sich die Reaktionsfähigkeit in Bezug auf das Magnetfeld ebenfalls ändert. Ferner wird dann, wenn der Ausgang des Sensorelements 3 in den Mikrocomputer 4 eingegeben wird, das Signal durch den Operationsverstärker verstärkt. Eine Offset-Spannung des Operationsverstärkers ist ebenfalls temperaturabhängig und ist in der vorliegenden Ausführungsform Gegenstand einer Kompensation ähnlich wie die Temperaturcharakteristik des Sensorelements 3. Es ist bekannt, dass in dem oben erwähnten Bereich von Betriebstemperaturen (–40 °C bis 125 °C) die Änderung des Gesamtwiderstands des Sensorelements 3 um etwa 20 % erfolgt und dass sich die Reaktionsfähigkeit in Bezug auf das Magnetfeld um etwa 30 % sinkt. In der vorliegenden Ausführungsform wird in Verbindung mit den Temperaturcharakteristiken eine Korrektur durch Software ausgeführt. Durch diese Temperaturcharakteristiken gibt es Tendenzen, dass sich beim Ausgangssignal des Operationsverstärkers der Mittelwert verringert und die Amplitude kleiner wird, wenn die Temperatur ansteigt. Da jedoch diese beiden Tendenzen eine Linearität in Bezug auf die Temperaturänderung aufweisen, kann deswegen eine Korrektur durch die folgenden Ausdrücke ausgeführt werden.
wobei a_offset·a_amp eine Konstante ist, die experimentell oder dergleichen erhalten wird, t_calibration eine Temperatur ist, bei der die Kalibrierung ausgeführt wird, t die Temperatur um das Sensorelement ist, V_offsetcomp·V_ampcomp Werte sind, für die der Ausgangsmittelwert und die Amplitude der Temperaturcharakteristiken des Sensorelements 3 kompensiert werden, und V_max·V_min ein maximaler Wert und ein minimaler Wert des Ausgangs des Sensorelements 3 sind, wenn eine Kalibrierung ausgeführt wird.
Temperaturkalibrierung
Bei der vorliegenden Erfindung ist es notwendig, den Ausgang des Sensorelements 3 in Bezug auf seine Temperaturcharakteristiken zu kompensieren, und die Temperatur über den gesamten Bereich der Betriebstemperatur der Schaltsteuereinheit muss erfasst werden. In der vorliegenden Erfindung wird die Schaltung von 17 für das Temperatursensorelement verwendet, um einen der Temperatur entsprechenden Ausgang zu erhalten. Der Ausgang des Temperatursensors wird in einem Computer eingegeben, wie etwa ein Mikrocomputer, um Temperaturen zu berechnen. Wenn der Ausgang des Tem peratursensorelements in Bezug auf die Temperatur linear ist, kann die Temperatur durch eine einfache Berechnung berechnet werden. Tatsächlich ist jedoch der Temperaturbereich, in dem die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Ausgang des Temperatursensorelements linear ist, begrenzt und es ergibt sich eine Nichtlinearität im Bereich der Betriebstemperatur der Schaltsteuereinheit. Eine Berechnung der Temperatur durch konkrete Verfahren, die im Folgenden erwähnt werden, ist vorgesehen. Als ein Verfahren wird zunächst ein Verfahren zur linearen Näherung einer Variable B eines Thermistors beschrieben, um Temperaturen zu berechnen. Die Konstante B eines Thermistors ist im Allgemeinen von einem nichtlinearen Typ in Bezug auf einen Ausgang (V_temp) des Temperatursensorelements, die durch das Verfahren der kleinsten Quadrate linear angenähert wird. vi_mid = (Vi_max +vi_min)/2[i=1,2] (5)
Die Variable B (: = B') wird in der linearen Form durch den nachfolgend beschriebenen Ausdruck 6 ersetzt, um dadurch eine Temperatur zu berechnen. B' : = 60.6/21Q × 5·Vtemp + 3198.2 (6)wobei R: = 5600, Ro: = 10000, Vcc: 1023 (5 v) und To: = 25 + 273.
Um jedoch eine Berechnung des Logarithmus, der in der Formel 6 enthalten ist, direkt durch einen Mikrocomputer auszuführen, ist es erforderlich, eine arithmetische 32-Bit-Berechnung, wie etwa eine Gleitkommaberechnung auszuführen. Da diese arithmetische Berechnung eine bestimmte Zeit benötigt, werden logarithmische Termen im Ausdruck 6 aufgebrochen, wie im Ausdruck 7 gezeigt ist, und des Weiteren werden MacLaurins Folgen erweitert, um dadurch die Berechnungszeit zu verkürzen.
Das zweite Verfahren ist ein Tabellenverfahren. Bei diesem Verfahren wird eine entsprechende Tabelle der tatsächlichen Temperatur und des Ausgangs des Temperatursensorelements im Voraus hergestellt und der gegenwärtige Ausgang des Temperatursensorelements und diese entsprechende Tabelle werden verwendet, wobei eine Temperatur durch ein lineares Komplement oder ein tertiären Komplement berechnet wird.
Das dritte Verfahren ist ein Näherungsverfahren mittels einer tertiären Funktion. Bei diesem Verfahren werden die tatsächliche Temperatur und der Ausgang des Temperatursensorelements durch eine tertiäre Funktion angenähert und deren Konstante wird gespeichert oder aufgezeichnet. Wenn eine Temperatur berechnet wird, wird die Temperaturen der Verwendung des Ausgangs des Temperatursensorelements und des Koeffizienten der tertiären Funktion berechnet.
Wenn es ferner erwünscht ist, eine Temperatur mit hoher Genauigkeit zu erhalten, wird der Bereich durch den Ausgang des Temperatursensorelements in mehrere Bereiche unterteilt und die tatsächliche Temperatur und der Ausgang des Temperatursensorelements werden in jedem Bereich durch die tertiäre Funktion angenähert, deren Koeffizient gespeichert oder aufgezeichnet wird. Wenn eine Temperatur berechnet wird, wird der Bereich durch den Ausgang des Temperatursensorelements unterschieden und des Weiteren wird die Temperatur und Verwendung des Koeffizienten der tertiären Funktion in diesem Bereich und des Ausgangs des Temperatursensorelements berechnet (siehe Ausdruck 9). In der vorliegenden Erfindung wird das zuletzt genannte Verfahren verwendet.

Wie in 18 gezeigt ist, wird der Ausgang des Temperatursensorelements konkret in drei Bereiche in Übereinstimmung mit dem Ausgang des Temperatursensorelements unterteilt. Die Bedingungen zum Unterteilen des Bereichs und die Koeffizienten {α, β, γ, δ} der tertiären Funktion, die in den entsprechenden Bereichen angenähert werden, sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3

Bereich	Bedingungen	Koeffizient
Bereich	Bedingungen	α	β	γ	δ
I	0,7 ≤ vn	8,68 × 10²	1,96 × 10³	1,56 × 10³	4,29 × 10²
II	–0,7 ≤ vn < 0,7	1,96 × 10¹	4,96 × 10⁰	5,00 × 10¹	3,77 × 10¹
III	vn < –0,7	5,84 × 10²	–1,27 × 10	1,03 × 10³	–2,17 × 10²

Dabei ist v_tn ein normierter Wert, so dass der Maximalwert des Ausgangs des Temperatursensorelements 1 ist und der minimale Wert –1 ist.
Berechnung einer Drehwinkels
19 zeigt den Prozess zum Berechnen des Drehwinkels aus dem Ausgang des Sensorelements 3. Signale von zwei Systemen, die dem Drehwinkel des Magneten entsprechen, werden über den Verstärker von dem kontaktlosen Sensor ausgegeben, wobei sie durch den magnetischen Kreis um den Magneten beeinflusst sind, unabhängig davon, ob der Motor angetrieben ist. Störungskomponenten, wie etwa ein periodisches Rauschen, das vom Motor erzeugt wird, sind gelegentlich im Ausgangssignal des Verstärkers enthalten, und wenn die Störungskomponenten nicht ignoriert werden können, müssen die Störungskomponenten entfernt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Tiefpassfilter an der Ausgangsstufe des Verstärkers vorgesehen, um das Rauschen zu entfernen. Ein Signal, das das Tiefpassfilter durchlaufen hat, wird in einem Computer, wie etwa dem Mikrocomputer 4 eingegeben. Deswegen ist es erforderlich, dass ein Computer oder eine elektronische Schaltung mit einer analogen Eingangsfunktion versehen ist. Des Weiteren kann ein Filter höherer Ordnung selbst im Computer vorgesehen sein. Dies wird im Allgemeinen als ein digitales Filter, wie etwa FIR oder IIR bezeichnet und die Störungskomponenten können wirkungsvoller entfernt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Tiefpassfilter (Sperrfrequenz: 1 kHz) auf der Schaltungsplatte verwendet, das einen Widerstand (10 kΩ) und einen Kondensator (0,1 μF) umfasst. Des Weiteren wird ein Ausgang des Temperatursensorelements in einem Computer, wie etwa den Mikrocomputer 4 eingegeben (Schritt 104) und ein Bereich wird durch den Wert des Temperatursensors festgelegt (Schritt 105). Eine Temperatur wird unter Verwendung des Koeffizienten in jedem Bereich, der zuvor berechnet wurde, berechnet (Schritt 106). In dem Computer, wie etwa dem Mikrocomputer 4 wird ein Ausgangsmittelwert des Sensorelements 3 in Bezug auf die Temperaturcharakteristik von dem Signal, von dem Rauschen entfernt wurde, und in Bezug auf die berechnete Temperatur kompensiert (Schritt 107). Anschließend wird die Ausgangsamplitude des Sensorelements 3 in Bezug auf ihren Temperaturcharakteristik unter Verwendung des Signals, für das die Temperaturcharakteristik des Ausgangsmittelwerts des Sensorelements 3 kompensiert wurde, und in Bezug auf die berechnete Temperatur kompensiert (Schritt 108). Des Weiteren wird das Signal, das in Bezug auf die Temperatur kompensiert wurde, normiert (Schritt 109) und ein Bereich wird unter Verwendung der in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen unterschieden (Schritt 110). Da die Koeffizienten der tertiären Funktion, die zum Zeitpunkt der Kalibrierung für jeden Bereich berechnet wurden, im EEPROM gespeichert sind, wird der Drehwinkel auf der Grundlage vom Ausdruck 9 unter Verwendung eines Werts berechnet, der für eine Berechnung aus den Koeffizienten und den normierten Signalen der beiden Systeme verwendeten werden sollte (Schritt 111). t = α·vtn 3 + β·vtn 2 + X·vtn + δ (10)wobei θ den berechneten Drehwinkel angibt, {a, b, c, d} einen Koeffizienten angibt, der zu dem ausgewählten Bereich gehört, von den Koeffizienten der tertiären Funktion, die durch Kalibrierung berechnet wurden, und v einen Wert angibt, der für eine Berechnung aus den normierten Signalen der beiden Systeme verwendeten werden sollte. Aus dem Vorhergehenden wird die Erfassung des Drehwinkels der Drehwelle 11 über den gesamten Bereich der Betriebstemperaturen und über den gesamten Bereich des Drehwinkels (360°) ermöglicht.
Steuerung des Motors
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Bewirken, dass die Abtriebswelle dem Solldrehwinkel folgt, erwähnt. In dem Mikrocomputer 4, der auf der Schaltungsplatte 2 angeordnet ist, wird ein Drehmomentbefehlswert, der an den Motor gegeben wird, aus dem berechneten gegenwärtigen Wellendrehwinkel (Schritt 111) und dem Solldrehwinkelinformationen (Schritt 112), die aus einem Betriebsartwahlsignal erhalten werden, berechnet. Für diese Berechnung werden verschiedene Berechnungsverfahren verwendet. Im Folgenden wird definiert, dass sich ein Winkel in der Drehrichtung nach rechts vergrößert. In einem ersten Verfahren weist der Drehmomentbefehlswert, der an den Motor gegeben wird, z. B. drei Typen auf, d. h. ständig positiv, null und ständig negativ. Wenn in dem Fall der Wellendrehwinkel kleiner als der Solldrehwinkel ist, wird der Motor in der Rechtsrichtung bei einem festgelegten Tastverhältnis gedreht, oder wenn der Wellendrehwinkel größer als der Solldrehwinkel ist, wird der Motor in der Linksrichtung bei einem festgelegten Tastverhältnis gedreht. Wenn dann der Solldrehwinkel erreicht wird, wird das Drehmoment auf 0 gesetzt. Da jedoch bei diesem Verfahren die Trägheit des Motors oder der Abtriebswelle nicht ausreichend groß ist, selbst dann, wenn das Drehmoment, das an den Motor abgegeben wird, auf 0 gesetzt wird, tritt wahrscheinlich das Phänomen auf, dass der Motor infolge der Trägheitskraft weiter läuft. Folglich wird es möglich, dass der Wellendrehwinkel innerhalb der Sollpositionsabweichung anhält oder stillsteht. Bei einem zweiten Verfahren werden eine Abweichung zwischen dem Sollwellendrehwinkel und dem gegenwärtigen Wellendrehwinkel, eine zeitliche Differenzierung und eine zeitliche Integrierung berechnet, eine Gewichtung wird ausgeübt und die arithmetische Summe wird erhalten, um den Sollwert des Drehmoments, der an den Motor gegeben wird, bereitzustellen. Dies wird allgemein als eine PID-Steuerung bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch der Drehwinkel der Welle gesteuert und in diesem Fall ist ein Integrator in dem Steuerungsobjekt enthalten, deswegen ist es in der Steuerungsregel bekannt, dass der Integrator nicht erforderlich ist. Deswegen soll in der vorliegenden Ausführungsform die PD-Steuerung verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die folgenden Wirkungen erreicht werden.
In der Steuerschaltung erfolgt keine fehlerhafte Operation infolge von Staub, Öl oder Eisenpulver, das in der Zahnradaufnahmekammer erzeugt wird.
In dem Drehwinkelsensor oder in der Signalverarbeitungsschaltung erfolgt keine fehlerhafte Operation infolge von Staub, Öl oder Eisenpulver, das in der Zahnradaufnahmekammer erzeugt wird.
Der Aufbau des Sensormechanismus zum Erfassen der Drehposition von 360° der Abtriebsdrehwelle ist vereinfacht.
Die Auflösung des Sensors wird nicht durch die Zahnradübersetzung beeinflusst.
Da das Sensorausgangssignal ein analoges Signal ist, wird eine ständige Winkelerfassung ermöglicht.
Der Abstand zwischen dem Drehkörper und dem Sensorelement kann kleiner als 3 mm gemacht werden und die Handhabung des Abstands zwischen dem Drehkörper und dem Sensorelement wird einfach.
Der erzeugte Magnetfluss des Magneten wird wirksam verwendet und es tritt keine Dämpfung des Magnetflusses auf, weswegen ein kostengünstiger Magnet verwendet werden kann und die Montage einfach wird.
Da die Anwendung des Fräsens für eine Senkbohrung an der Zahnradabdeckung und der Plattenabdeckung nicht erforderlich ist, sind die Verarbeitungseigenschaften verbessert. Beim Blockieren eines Motors oder bei einem Zahnradspiel wird an den Zahnradabschnitten keine übermäßige Belastung ausgeübt und deshalb besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit des Bruchs der Zahnräder.
Da kein Leiter verwendet wird, um den Motor und die Schaltungsplatte zu verbinden, tritt kein Problem der Unterbrechung des Leiters auf. Des Weiteren ist die Verarbeitbarkeit bei der Tätigkeit zum Verbinden verbessert.
Da eine Abstrahlung von der Steuerschaltungsplatte wirksam ausgeführt wird, tritt kein Problem des fehlerhaften Betriebs der Steuerschaltung bei hohen Temperaturen auf.
Da keine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des Schaltungsplattenaufnahmegehäuses, das ein Gehäuse und eine Abdeckung umfasst, auftritt, tritt kein Problem des Bruchs der Steuerschaltungsplatte oder des Plattengehäuses auf.
Da die Montagetoleranz klein gemacht wird, ist eine Abweichung in einer räumlichen Beziehung zwischen der Drehzentrumswelle des Magneten und dem Sensorelement verringert, wodurch das Problem reduziert wird, dass der Sensorausgang für jedes Produkt unterschiedlich ist.
Der Sensorausgang ist unempfindlich auf die Temperatur um das Sensorelement und demzufolge ist ein Problem eliminiert, dass die Auflösung infolge der Temperaturänderung verschlechtert ist.
Der Sensormechanismus ist einfach.
Da in dem Zahnradgehäuse (Gehäuse) und dem Plattengehäuse (Abdeckung) keine Senkbohrung vorgesehen sein muss, tritt das Problem nicht auf, dass sich der Abstand zwischen Zahnrädern infolge einer Montagetoleranz oder Verarbeitungstoleranz verändert.

Claims

Modul zum Ändern eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs, mit einem Motor (16) zum Antreiben einer Schaltstange (54) eines Verteilergetriebes; einer Steuerschaltung (2) des Motors (16); einem Zahnradmechanismus (19, 20) zum Übertragen der Drehung des Motors (16) an die Schaltstange (54); wobei der Zahnradmechanismus (19, 20) von einer Abdeckung (6) umschlossen ist, an der außen die Steuerschaltung (2) befestigt ist, und einem kontaktlosen magnetometrischen Sensor zum Erfassen einer Drehposition der Schaltstange (54); dadurch gekennzeichnet, dass der magnetometrische Sensor einen mit der Schaltstange (54) drehfest verbundenen Magneten (8) und ein Sensorelement (3) zum Messen des Magnetfeldes, das an einer dem Magneten (8) zugewandten Position angebracht ist, enthält und außerhalb einer Abdeckung (6) zum Abdecken des Zahnradmechanismus (19, 20) vorgesehen ist, und wobei Speichermittel (24) zum Speichern eines Ausgleichswertes für ein Ausgleichsignal des magnetometrischen Sensors vorgesehen sind.
Modul nach Anspruch 1, das umfasst: ein Metallgehäuse (17) zum Aufnehmen des Motors (16) und des Zahnradmechanismus (19, 20); und eine Harzabdeckung (6) zum Umschließen des Motors (16) und des Zahnradmechanismus (19, 20).
Modul nach Anspruch 2, bei dem eine Steuerschaltungsplatte (2) zum Ansteuern des Motors (16) außen an der Harzabdeckung (6) befestigt ist und der Motor (16) mit der Steuerschaltung durch eine elektrische Verdrahtung, die durch die Harzabdeckung (6) verläuft, elektrisch verbunden ist.
Modul nach Anspruch 1, das umfasst: eine Abtriebsdrehwelle (11), an die eine Drehkraft von einer Drehwelle des Motors (16) über ein Untersetzungsgetriebe übertragen wird, wobei die Abtriebsdrehwelle (11) und die Drehwelle des Motors (16) in einer sich gegenseitig kreuzenden räumlichen Beziehung angeordnet sind, ein Gehäuse (17), das mit einer Aussparung ausgebildet ist, um einen Zahnradmechanismus aufzunehmen, der die Abtriebsdrehwelle (11) und den Motor (16), der seitlich angeordnet ist, enthält, wobei an dem Gehäuse (17) ein Abdeckorgan (6) angebracht ist, das eine Kammer (40) definiert, um den die Abtriebsdrehwelle (11) und den Motor (16) enthaltenden Zahnradmechanismus (19, 20) aufzunehmen, die seitlich in Zusammenwirkung mit der in dem Gehäuse (17) definierten Aussparung angeordnet ist; ein Steuerschaltungsabschnitt des Motors (16) außerhalb des Abdeckorgans (6) angebracht ist; und ein elektrischer Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, in eine L-Form gebogen ist und zwischen einem Leistungsversorgungsanschluss des Motors (16) und einem Verbindungsanschluss des Steuerschaltungsabschnitts vorgesehen ist.
Modul nach Anspruch 4, bei dem der elektrische Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, der in eine L-Form gebogen ist, an einem Versorgungsanschluss des Motors (16) ausgebildet ist.
Modul nach Anspruch 4, bei dem der elektrische Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, der in eine L-Form gebogen ist, an einem Zwischenanschluss ausgebildet ist, der zwischen dem Versorgungsanschluss des Motors (16) und dem Verbindungsanschluss des Steuerschaltungsabschnitts angebracht ist.
Modul nach Anspruch 4, bei dem der elektrische Leiterabschnitt, der aus einem leitenden starren Körper hergestellt ist, der in eine L-Form gebogen ist, zwischen dem Versorgungsanschluss des Motors (16) und dem Verbindungsanschluss des Steuerschaltungsabschnitts ausgebildet ist.
Modul nach Anspruch 1, bei dem: das Gehäuse (17) die Abtriebsdrehwelle (11) und die Drehwelle des Motors (16) in der Weise hält, dass beide zueinander senkrecht sind; ein Zwischenzahnradmechanismus zwischen einem an einem Drehwellenende des Motors (16) ausgebildeten Zahnrad und einem an der Abtriebsdrehwelle (11) ausgebildeten Zahnrad vorgesehen ist, um Drehmoment des Motors (16) an die Abtriebsdrehwelle (11) zu übertragen; das Abdeckorgan einen Zwischenraum zum Aufnehmen eines äußersten Endes der Abtriebsdrehwelle (11), des Zwischenzahnrades und des Motors (16) in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse (17) definiert; der Magnet (8) an dem äußersten Ende der Abtriebsdrehwelle (11) angebracht ist; die Steuerschaltung (2) eine Verarbeitungsschaltung umfasst, um ein Ausgangssignal des Magnetsensorelements (3) zu verarbeiten, um eine Drehposition der Abtriebsdrehwelle (11) zu erfassen, wobei die Verarbeitungsschaltung mit dem Motor (16) durch einen elektrischen Leiter, der durch das Abdeckorgan verläuft, elektrisch verbunden und außerhalb des Abdeckelements angeordnet ist; und eine Verbindereinheit (18) an dem Abdeckorgan (6) ausgebildet ist, um ein Sollpositionssignal der Abtriebsdrehwelle (11) in der Steuerschaltung (2) zu empfangen.
Modul nach Anspruch 1, das umfasst: ein Aufnahmegehäuse zum Aufnehmen des Motors (16), um die Schaltstange (54) eines Verteilergetriebes und den Zahnradmechanismus (19, 20) antriebsschlüssig zu drehen, um die Drehung des Motors (16) an die Schaltstange (54) zu übertragen; wobei die Steuerschaltung (2) des Motors (16) an dem äußeren Umfang des Aufnahmegehäuses befestigt ist; und das Abdeckorgan (6) einen geschlossenen Raum (66) zum Aufnehmen der Steuerschaltung (2) definiert; wobei der geschlossene Raum (66) durch ein Entleerungs- oder Belüftungsloch (43) mit der Umgebungsluft verbunden ist.
Modul nach Anspruch 9, bei dem das Entleerungs- oder Belüftungsloch (43) auf jener Seite vorgesehen ist, die die Bodenseite des an dem Kraftfahrzeug angebrachten Aufnahmegehäuses bildet.