DE10059337A1 - Huberfassungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Der Hub eines mechanischen Elements wird durch eine einfache und billige Struktur präzise erfasst. Die Huberfassungsvorrichtung umfasst: ein über einen Hub bewegbares mechanischens Element; einen Magneten (66), der mit dem mechanischen Element (61) verbunden und in der Bewegungsrichtung des mechanischen Elements (61) magnetisiert ist; und einen Magnetsensor (67) zum Erfassen eines durch den Magneten (66) erzeugten Magnetflusses und zur Ausgabe einer dem erfassten Magnetflusswert entsprechenden Sensorausgabe (Vh), sodass der Hub des mechanischen Elements (61) entsprechend der Sensorausgabe (Vh) erfasst wird. In einer Ausführung wird ein Hall-Element (67) als Magnetsensor verwendet, und der Magnet (66) ist länger als der Bewegungshub des mechanischen Elements. Daher erhält man ein Ausgangssignal, das eine lineare Beziehung zu dem Hub des mechanischen Elements hat, wodurch sich die Huberfassung leicht realisieren lässt. Die Huberfassungsvorrichtung kann bei einem Aktuator von Einlass/Auslassventilen eines Motors angewendet werden. In einer anderen Ausführung ist ein magnetisches Material (81) zwischen dem Hall-Element (67) und einer Feder (19) vorgesehen, um die durch die Feder (19) verursachte Störung zu reduzieren. Ferner kann ein mit dem Einlass/Auslassventil verbundener Übertragungsschaft (8) aus nicht magnetischem Material hergestellt sein oder einem Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind, um einen Streuflusseffekt zu ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Hubs eines mechanischen Elements, insbesondere eine Vorrichtung zum Erfassen des Hubs eines durch einen Aktuator angetriebenen mechanischen Elements gemäß einem Magnetfluss, der durch einen in der Hubrichtung magnetisierten Magneten erzeugt wird.

Es sind verschiedene Verfahren zur Huberfassung vorgeschlagen worden. Das japanische Patent Nr. 2749748 offenbart ein Verfahren zum Erfassen des Hubs eines beweglichen Magnetelements durch Messung einer Magnetflussdichte in einem Spalt zwischen einem Elektromagneten und dem beweglichen Magnetelement. Ferner ist, als eine andere Ausführung dieser Schrift, ein Verfahren zum Erfassen des Hubs des beweglichen Magnetelements offenbart, bei dem eine Kapazität in einem Spalt zwischen einem Elektromagneten und dem beweglichen Magnetelement gemessen wird. Ferner wurden Verfahren zur Huberfassung vorgeschlagen, beispielsweise durch Erfassen eines Wirbelstroms oder durch die Verwendung eines Differentialübertragers.

Im Falle eines Aktuators zum allgemeinen Antrieb eines mechanischen Elements kann das mechanische Element nicht nur durch mechanischen Antrieb - durch Verbindung eines Nockens mit einem Stößel - angetrieben sein, sondern auch elektromechanisch. Ein elektromagnetischer Aktuator treibt ein mechanisches Element durch Anziehen eines Elektromagneten an, indem eine elektromagnetische Wicklung entsprechend einem elektrischen Signal erregt wird. Im Falle des Antriebs des elektromagnetischen Aktuators wird dieser häufig in einem Gebiet verwendet, das eine präzise Zeitsteuerung oder variable Steuerung erfordert, da das Antriebstiming und die Antriebskraft durch Steuerung elektrischer Signale nach Wunsch geändert werden können.

Auch im Falle eines Fahrzeugs wird ein Aktuator für verschiedene Teile verwendet, einschließlich einem Leerlaufsteuerventil, einem Kraftstoffeinspritzventil und einem EGR (Abgasrückführungs)-Steuerventil eines Motors. Insbesondere besteht der Wunsch, als künftige Möglichkeit einen elektromagnetischen Aktuator für Einlass/Auslassventile eines Motors zu verwenden. Ein System zur mechanischen Änderung der Zeitsteuerung von Einlass/Auslassventilen eines Motors entsprechend der Motordrehung ist in der Praxis eingesetzt worden. Durch Antrieb von Einlass/Auslassventilen mittels eines elektromagnetischen Aktuators ist es möglich, die Ventilsteuerzeit flexibel zu steuern und die Leistungscharakteristiken und den Kraftstoffverbrauch des Motors zu verbessern.

Einlass/Auslassventile des Motors eines Fahrzeugs müssen mit hoher Geschwindigkeit geöffnet und geschlossen werden, was ein genaues Timing sowohl des mechanischen Antriebs als auch des elektromagnetischen Antriebs erfordert. Daher ist es notwendig, den Hub eines mechanischen Elements zum Antrieb eines Aktuators genau zu erfassen, so dass die Ventilsteuerzeit richtig gesteuert werden kann.

Die Huberfassung durch die oben beschriebenen Verfahren ist jedoch kostenaufwendig, weil abgeschirmte Leitungen verwendet werden, um ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten. Die Anzahl von Kabelsträngen und die Anzahl von Teilen nehmen zu, weil die Treibersignale von Erfassungssignalen unterschiedlich sind und eine Wellenformer-Schaltung erforderlich ist. Die Huberfassung unterliegt wegen der Erfassung eines schwachen Signals Störungen, und es ist schwierig, stabile Ausgangssignale zu erhalten. Um eine lineare Ausgangscharakteristik während der Messung der Magnetflussdichte eines Spalts zu erhalten, ist es darüber hinaus erforderlich, Magnetflussdichten oberer und unterer Spalte zu messen, was zu dem Problem führt, dass sich die Teilezahl erhöht.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Huberfassungsvorrichtung anzugeben, die einen kostengünstigen Aufbau hat und den Hub eines mechanischen Elements erfassen kann, ohne dass die Anzahl von Kabelsträngen und die Teilezahl zunehmen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Huberfassungsvorrichtung anzugeben, die eine lineare Ausgabe in Bezug auf den Hub eines mechanischen Elements erzeugen kann.

Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Huberfassungsvorrichtung anzugeben, die Störeffekte reduzieren kann.

Zur Lösung zumindest der erstgenannten Aufgabe umfasst, nach einem Aspekt der Erfindung, die Huberfassungsvorrichtung ein in Hubrichtung verlagerbares mechanisches Element, einen Magneten, der mit dem mechanischen Element verbunden und in Hubrichtung des mechanischen Elements magnetisiert ist, sowie einen Magnetsensor zum Erfassen eines durch den Magneten erzeugten Magnetflusses und zur Ausgabe einer Sensorausgabe entsprechend dem erfassten Wert des Magnetflusses, und zur Erfassung des Hubs des mechanischen Elements entsprechend der Sensorausgabe. Die Huberfassungsvorrichtung hat eine einfache Struktur mit einer beschränkten Teilezahl.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung besitzt die Huberfassungsvorrichtung eine Konfiguration, in der der Magnetsensor ein Hall-Element ist und die Sensorausgabe eine Hall-Spannung ist. Weil das Hall-Element einen Hall-Spannung erzeugt, die proportional zur Magnetflussdichte ist, lässt sich eine lineare Ausgabe entsprechend dem Hub erhalten. Man erhält eine zuverlässige Ausgabe mit einem einfachen Aufbau.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung hat die Huberfassungsvorrichtung eine Konfiguration, in der die Länge der Hubrichtung des Magneten größer ist als der Bewegungsweg des mechanischen Elements, wobei sich die vom Magnetsensor erfasste Stärke des Magnetflusses in bezug auf den Hub des Magneten linear ändert. Man erhält eine lineare Ausgabe in bezug auf den Hub.

Nach einem noch weiteren Aspekt der Erfindung hat die Huberfassungsvorrichtung eine Konfiguration, in der der Magnet mit dem mechanischen Element durch ein nicht magnetisches Element oder ein Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind, verbunden ist. Weil der Magnet mit dem mechanischen Element durch das nicht magnetische Element oder ein Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind, verbunden ist, ist der Magnetsensor in der Lage, einen durch den Magneten erzeugten Magnetfluss ohne signifikante Störung in einem Magnetfeld zu erfassen.

Nach einer Ausführung ist das mechanische Element ein Einlass/Auslassventil eines Motors. Hierbei wird die Genauigkeit der von einem Aktuator gesteuerten Ventilsteuerzeit verbessert.

Nach einem Aspekt der Erfindung ist der Magnet an einem eine Feder haltenden Federsitz vorgesehen, und der Federsitz ist durch einen Übertragungsschaft mit dem Einlass/Auslassventil verbunden. Der Magnetsensor ist zwischen dem Magneten und der Feder vorgesehen. Der Magnetsensor erfasst den von dem Magneten erzeugten Magnetfluss in der horizontalen Richtung und gibt eine Spannung aus, die proportional zum Hub des Magneten ist. Daher ist die Huberfassung des Einlass/Auslassventils erleichtert.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein magnetisches Material oder ein Magnet zwischen dem Magnetsensor und der Feder vorgesehen. Hierbei wird die Wirkung der Feder auf den von dem Magneten erzeugten Magnetfluss reduziert, wodurch die Genauigkeit der Huberfassung des Einlass/Auslassventils besser ist.

Nach einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist der Magnet mit dem Einlass/Auslassventil über einen Übertragungsschaft verbunden, der aus einem nicht magnetischen Element oder einem Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind, hergestellt. Der Streuflusseffekt wird reduziert, wodurch die Genauigkeit der Huberfassung des Einlass/Auslassventils des Motors besser ist.

Nach einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist der Magnet an einem mit dem Übertragungsschaft verbundenen Federsitz vorgesehen, und der Federsitz ist aus einem nicht magnetischen Element oder einem Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind, hergestellt. Weil der Federsitz aus einem nicht magnetischen Element oder einem Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind, hergestellt ist, ist der Magnetsensor in der Lage, einen von dem Magneten erzeugten Magnetfluss ohne signifikante Störung durch das Magnetfeld zu erfassen.

Nach einer noch weiteren Ausführung ist der Magnet ein zylindrischer Permanentmagnet. Weil ein Magnet leicht so befestigt werden kann, dass er mit dem Übertragungsschaft eines Aktuators verbunden ist, kann die Huberfassung des mechanischen Elements durch die Erfassung des Magnetflusses von dem Magnet mit einer einfachen Struktur realisiert werden.

Die Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Gesamtheit eines elektromagnetischen Aktuators und dessen Steuer/Regeleinrichtung nach einer Ausführung;

Fig. 2 eine mechanische Struktur des elektromagnetischen Aktuators nach einer Ausführung;

Fig. 3 eine mechanische Struktur einer Huberfassungsvorrichtung nach einer Ausführung;

Fig. 4 die Anordnung und Formen eines Permanentmagneten und eines Hall-Elements nach einer Ausführung;

Fig. 5A und 5B die Theorie eines Hall-Elements (5A) sowie eine Graphik der Magnetflussdichte und der Hall-Ausgangsspannung (5B) nach einer Ausführung;

Fig. 6A und 6B einen Permanentmagneten (6A) und eine Beziehung zwischen dem Hub und der Magnetflussdichte des Permanentmagneten (6B) nach einer Ausführung;

Fig. 7 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Hall-Ausgangsspannung und dem Hub nach einer Ausführung;

Fig. 8 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Hall-Ausgangsspannung und dem Hub bei der Verwendung eines aus magnetischem Material hergestellten Federsitzes nach einer Ausführung;

Fig. 9 schematisch eine mögliche Position des Hall-Elements und der Feder;

Fig. 10 eine mechanische Struktur einer Huberfassungsvorrichtung nach einer anderen Ausführung;

Fig. 11 eine Anordnung von Formen eines Permanentmagneten und eines Hall-Elements nach einer anderen Ausführung;

Fig. 12 eine Graphik einer Beziehung zwischen der Hall-Spannung und dem Hub nach einer anderen Ausführung; und

Fig. 13 eine Graphik eines Übergangs der Hall-Spannung, wenn sich der Permanentmagnet über die Zeit bewegt, nach einer anderen Ausführung.

Es werden bevorzugte Ausführungen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In einer Ausführung wird ein elektromagnetischer Aktuator zum Antrieb eines Ventils eines Motors verwendet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Antrieb eines Ventils eines Motors beschränkt. Sie ist in weitem Maße bei Systemen zum Antrieb mechanischer Elemente anwendbar.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer allgemeinen Konfiguration eines elektromagnetischen Aktuators 60, an dem eine erfindungsgemäße Huberfassungsvorrichtung 65 angebracht ist. Fig. 1 zeigt auch eine allgemeine Struktur einer Steuer/Regeleinrichtung 50 des Aktuators 60. Die Steuer/Regeleinrichtung 50 umfasst eine Eingangsschnittstelle 61 zum Empfang von Signalen verschiedener Sensoren, eine zentrale Prozessoreinheit 53 (nachfolgend als "CPU" bezeichnet), ein ROM (Festwertspeicher) 54 zum Speichern von auszuführenden Programmen und Daten, ein RAM (Direktzugriffsspeicher) 55 zum Bereitstellen von Arbeitsflächen für die CPU und zum Speichern von Betriebsergebnissen, sowie eine Ausgangsschnittstelle 52 zum Zuführen von Steuersignalen zu verschiedenen Abschnitten des Motors.

Von der Huberfassungsvorrichtung 65 wird ein den Hub anzeigendes Signal in die Eingangsschnittstelle 51 der Steuer/Regeleinrichtung 50 eingegeben. An der Schnittstelle 51 von verschiedenen Sensoren empfangene Signale 79 umfassen Signale, welche die Motordrehzahl (Ne) anzeigen, die Wassertemperatur (Tw), die Ansauglufttemperatur (Ta), die Batteriespannung (VB) sowie von einem Zündschalter (IGSW). Auch in die Schnittstelle 51 eingegeben wird ein Solldrehmoment, das von einem Solllast-Erfassungsmittel 78 erfasst wird. Auf der Basis dieser Eingaben bestimmt die Steuer/Regeleinrichtung 50 Parameter zum Energiezufuhrtiming, der anzulegenden Spannung und der Zeit zum Zuführen von Energie entsprechend Steuerprogrammen, die vorab in dem ROM 54 gespeichert sind, und gibt über die Ausgangsschnittstelle 52 Steuersignale aus, um den elektromagnetischen Aktuator 60 richtig zu steuern. Das Solllast-Erfsassungsmittel 78 kann beispielsweise durch einen Gaspedalsensor realisiert sein, der die Drucktiefe eines Gaspedals erfasst.

Eine Treibereinheit 77 schaltet eine Spannung (z. B. 12 V), die von einer Konstantspannungsquelle 75 zugeführt wird, um einen vorbestimmten Strom entsprechend dem von der Steuer/Regeleinrichtung 50 zugeführten Steuersignal auszugeben, und liefert die Spannung zu einem Elektromagneten 63 des elektromagnetischen Aktuators 60.

Die elektromagnetische Aktuator 60 ist mit einem Ventil 61, einem Anker 62, dem Elektromagneten 63 und der Huberfassungsvorrichtung 65 versehen. Durch den Elektromagneten 63 fließt ein Strom entsprechend der an den Elektromagneten 63 angelegten Spannung, und entsprechend wird der Anker 62 in Hubrichtung bewegt. Das Ventil 61 wird entsprechend dem Hub des Ankers 62 geöffnet oder geschlossen.

Die Huberfassungsvorrichtung 65 ist mit einem Permanentmagneten 66 und einem als Magnetsensor dienenden Hall-Element 67 versehen. Der Permanentmagnet 66 bewegt sich zusammen mit dem Anker 62. Dem Hall- Element 67 wird von einer Hall-Element-Spannungsquelle 71 ein Strom zugeführt. Das Hallelement 67 gibt eine Spannung aus, die proportional zu einer von dem Permanentmagneten 66 erzeugten Magnetflussdichte ist. Einer der Ausgangsanschlüsse des Hall-Elements 67 ist mit der Steuer/Regeleinrichtung 50 verbunden, und ein eine Ausgangsspannung des Hall-Elements 67 anzeigendes Signal wird durch die Eingangsschnittstelle 51 der Steuer/Regeleinrichtung 50 zugeführt. Der andere der Ausgangsanschlüsse des Hall-Elements 67 ist geerdet (73 in Fig. 1).

In der vorliegenden Ausführung sind insgesamt sechzehn Ventile, jeweils acht Einlassventile und acht Auslassventile, an einem Fahrzeugmotor angebracht. Somit werden sechzehn elektromagnetische Aktuatoren 60 verwendet. Die Huberfassungsvorrichtung 65 ist an jedem der Aktuatoren 60 vorgesehen. Durch Verwendung einer gemeinsamen Masseleitung 73 zum Erden der Hall-Elemente 67 aller elektromagneter Aktuatoren kann die Anzahl der Drahtleitungen reduziert werden. Durch parallele Verbindungen der Leitungen von der Hall-Elementspannungsquelle 71 zu dem Hall- Element 67 kann auch die Anzahl der Versorgungsleitungen reduziert werden. Daher erstrecken sich von dem Hall-Element 67 zu der Eingangsschnittstelle 51 nur die Signalleitungen, die für die einzelnen elektromagnetischen Aktuatoren 60 erforderlich sind. Es können sechzehn Huberfassungsvorrichtungen 65 an sechzehn elektromagnetischen Aktuatoren 60 für sechzehn Ventile mit insgesamt achtzehn Leitungen verschaltet werden.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer allgemeinen schematischen Struktur des elektromagnetischen Aktuators 60, an dem die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Huberfassungsvorrichtung 65 anzubringen ist. Der elektromagnetische Aktuator 60 umfaßt einen Ventilöffnungs/schließabschnitt 30, einen Antriebsabschnitt 31 sowie einen Hubdetektor-Halteabschnitt 32. In der vorliegenden Ausführung ist ein Übertragungsschaft 8, der sich durch den Ventilöffnungs/schließabschnitt 30, den Antriebsabschnitt 31 und den Hubdetektor-Halteabschnitt 32 erstreckt, in Übertragungsschäfte 8a, 8b und 8c unterteilt, um ein Fluktuationsverhalten des Ankers zu verhindern und eine glatte Aktivierung des Ventils zu gewährleisten.

Der Ventilöffnungs/schließabschnitt 30 ist mit einem Ventil 61 versehen, das in einem Einlasskanal oder einem Auslasskanal (nachfolgend als Einlass/Auslasskanal bezeichnet) 2 eines Verbrennungsmotors sitzt. Wenn das Ventil 61 durch den elektromagnetischen Aktuator 60 nach oben angetrieben wird, kontaktiert es eng den Ventilsitz 7, der in dem Einlass/Auslasskanal 2 des Motors vorgesehen ist, um den Einlass/Auslasskanal 2 zu schließen. Wenn das Ventil 61 durch den elektromagnetischen Aktuator 60 nach unten angetrieben wird, verlässt es den Ventilsitz 7 und senkt sich zu einer Stellung mit einem vorbestimmten Abstand von dem Ventilsitz 7, um den Einlass/Auslasskanal 2 zu öffnen.

Ein Übertragungsschaft 8 ist mit dem Oberende des Ventils 61 verbunden. Das Unterende des Übertragungsschafts 8a ist integral mit dem Ventil 61 verbunden und wird in der Schaftrichtung bewegbar von einer Ventilführung geführt, die an einem Oberwandabschnitt der Einlass/Auslasskanals 2 vorgesehen ist. Ferner wird der Übertragungsschaft 8a durch ein erstes Federelement 12 nach oben vorgespannt, das zwischen einem unteren Federsitz 10, der die Ventilführung 9 umgibt, und einem oberen Federsitz 11 vorgesehen ist. Somit wird der Übertragungsschaft 8a durch das erste Federelement 12 immer nach oben vorgespannt.

Der Antriebsabschnitt 61 ist mit einem Mechanismus zum Antrieb des Ventils 61 versehen. Ein an einer oberen Stelle vorgesehener erster Elektromagnet 5 in Solenoidbauart und ein an einer unteren Stelle vorgesehener zweiter Elektromagnet in Solenoidbauart sind in einem Gehäuse 18 untergebracht, das aus nicht magnetischem Material hergestellt ist (hier bezieht sich der Begriff "nicht magnetisches Material" auf ein nicht magnetisches Material sowie auch ein solches Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind). Der in Fig. 1 gezeigte Elektromagnet 63 entspricht dem ersten Elektromagnet 5 oder dem zweiten Elektromagnet 6. Der erste Elektromagnet 5 ist von einem Magnetjoch 15 umgeben, und der zweite Elektromagnet 6 ist von einem Magnetjoch 16 umgeben. Der Anker 62 ist zwischen dem ersten Elektromagnet 5 und dem zweiten Elektromagnet 6 vorgesehen. Der Anker 62 ist aus einem scheibenartigen magnetischen Material hergestellt und ist so konfiguriert, dass er durch die Anziehungskraft des ersten Elektromagneten 5 und des zweiten Elektromagneten 6 vertikal bewegt wird. Die Richtung, in der der Anker 62 bewegt wird, wird nachfolgend als Hubrichtung bezeichnet.

Der Übertragungsschaft 8b des Antriebsabschnitts 61 mit dem Oberende des Übertragungsschafts 8a durch ein Kappenelement 20 verbunden, durchsetzt den zweiten Elektromagneten 6 und ist in der Schaftrichtung durch eine aus nicht magnetischem Material hergestellte zylindrische Führung 13 beweglich gelagert. Das Oberende des Übertragungsschafts 8b hält den Anker 62 an dessen Unterseite.

Das Unterende des Übertragungsschafts 8c des Antriebsabschnitts 61 hält den Anker 62 an dessen Oberseite. Der Schaft 8c erstreckt sich entlang der Verlängerungslinie des Übertragungsschafts 8b, durchsetzt den ersten Elektromagneten 5 und ist durch eine aus nicht magnetischem Material hergestellte zylindrische Führung 14 in der Schaftrichtung beweglich geführt. Das Oberende des Übertragungsschafts 8c ist mit der Unterseite eines Federsitzes 25 verbunden.

Ein oberer Federsitz 17 ist an einem Befestigungselement 24 vorgesehen, das sich über dem Federsitz 25 befindet. Der Übertragungsschaft 8c wird durch ein zweites Federelement 19, welches zwischen dem unteren Federsitz 25 und dem oberen Federsitz 17 vorgesehen ist, nach unten vorgespannt. Daher wird der Übertragungsschaft 8c durch das zweite Federelement 19 immer nach unten gespannt. Daher wird der Anker 62 durch die Aufwärtskraft des ersten Federelements 12 und die Abwärtskraft des zweiten Federelements 19 vertikal gehalten. Wenn kein Antriebsstrom an den ersten Elektromagnet 5 oder den zweiten Elektromagnet 6 angelegt wird, wird der Anker 62 balanciert zwischen dem ersten Elektromagnet 5 und dem zweiten Elektromagnet 6 gehalten.

Der Hubdetektor-Halteabschnitt 32 ist mit einem Federsitz 25 und einem Sensorgehäuse 22 versehen, an dem die erfindungsgemäße Huberfassungsvorrichtung 65 angebracht ist. Der Federsitz 25 steht auf der Verlängerungslinie des Übertragungsschafts 8 nach oben vor. Ein Permanentmagnet 66 (nicht dargestellt) ist an dem Vorsprungsabschnitt vorgesehen. Ein Sensorgehäuse 22 ist über dem Federsitz 25 derart vorgesehen, dass es zu dem Vorsprungsabschnitt des Federsitzes 25 weist. Das Gehäuse 22 ist in der Innenfläche eines zylinderartigen Befestigungselements 24 befestigt, das an seiner Außenfläche den oberen Federsitz 17 an dessen Unterende stützt.

Das Sensorgehäuse 22 ist mit einem zylindrischen Führungsloch 23 versehen, um einen in Fig. 4 gezeigten Permanentmagneten 66 aufzunehmen, der an dem vorstehenden Oberabschnitt des Federsitzes 25 vorgesehen ist. Das Hall-Element 67 ist an bzw. in einer Vertiefung des Sensorgehäuses 22 vorgesehen (Fig. 3).

Wenn dem ersten Elektromagnet 5 Strom zugeführt wird, werden das erste Magnetjoch 15 und der Anker 62 magnetisiert und ziehen einander an, wodurch der Anker 62 nach oben gezogen wird. Im Ergebnis wird das Ventil 61 durch den Übertragungsschaft 8 nach oben angetrieben und stoppt an dem Ventilsitz 7, sodass die Öffnung schließt. Durch Stopp der Stromzufuhr zu dem ersten Elektromagneten 5 und durch Stromzufuhr zu dem zweiten Elektromagneten 6 werden das zweite Magnetjoch 16 und der Anker 62 magnetisiert. Der Anker 62 wird durch die Schwerkraftwirkung und die Magnetkraft nach unten angetrieben und stoppt an dem zweiten Magnetjoch 16. Im Ergebnis wird das Ventil 61 durch den Übertragungsschaft 8 nach unten angetrieben, wodurch die Ventilöffnung öffnet.

Fig. 3 zeigt eine schematische vergrößerte Ansicht der Schnittstruktur der Innenseite des Hubdetektor-Halteabschnitts 32 des in Fig. 2 gezeigten elektromagnetischen Aktuators 60. Wie oben beschrieben, ist der Hubdetektor-Halteabschnitt 32 mit dem Federsitz 25 und dem Sensorgehäuse 22 versehen, und die Huberfassungsvorrichtung 65 ist an dem Sitz 25 und dem Gehäuse 22 vorgesehen. Die Huberfassungsvorrichtung 65 umfasst den Permanentmagneten 66 und das Hall-Element 67. Der Permanentmagnet 66 ist zylinderförmig und ist in der Hubrichtung magnetisiert. Der Permanentmagnet 66 ist in einen Vorsprung von dem Federsitz 25 eingesetzt und ist mit einem Magnetstopper 21 befestigt. Das Hall-Element 67 ist in die Wand des Führungslochs 23 des Sensorgehäuses 22 derart eingesetzt, dass die Magnetismus-empfindliche Oberfläche des Elements 67 zur Seitenfläche des Permanentmagneten 66 weist. Da der Permanentmagnet 66 am Oberende des Übertragungsschafts 8c angeordnet ist, wird somit der Hub des Ankers 62 durch die Erfassung des Hubs des Permanentmagneten 66 erfasst.

Fig. 4(a) zeigt Formen des Permanentmagneten 66 und das Hall-Elements 67. Fig. 4(b) zeigt eine Draufsicht auf den Permanentmagneten 66, reguliert durch den Magnetstopper 21. Wie in Fig. 4(b) gezeigt, ist der Magnetstopper 21 C-förmig. Wie in Fig. 4(a) gezeigt, ist der Permanentmagnet 66 in den Vorsprungsabschnitt des Federsitzes 25 vom Oberende her eingesetzt. Der Magnetstopper 21 ist auch von der Querseite her eingesetzt. Somit ist der Permanentmagnet 66 an dem Federsitz 25 positioniert.

Zum besseren Verständnis sind in Fig. 4 die x- und y-Achsen eingetragen. Der Anker 62 bewegt sich entlang der y-Achse. Der Permanentmagnet 66 ist ein Zylinder mit einem Außendurchmesser von 8 mm und einem Innendurchmesser von 6 mm, wobei die axiale Länge in der y-Richtung (nachfolgend als "Magnetlänge" bezeichnet) 9 mm beträgt. Die Länge des Permanentmagneten 66 ist hier größer gewählt als der Bewegungsweg des Ankers 62. Der Grund hierfür ist, dass eine von dem Hall-Element 67 erfasste Magnetflussdichte relativ zum Hub entlang der y-Achse über den Bereich der Länge des Permanentmagneten 66 linear ist, wie später beschrieben. Weil der Hub des Ankers im Fall des Ventilsystems eines Fahrzeugmotors normalerweise 6 bis 8 mm beträgt, beträgt die Magnetlänge einen etwas größeren Wert von z. B. 9 mm, um einen Spielraum anzugeben. Die Oberseite des Permanentmagneten 66 ist als N- Pol magnetisiert, und die Unterseite ist als S-Pol magnetisiert. Die Formen der Pole und die Intensität der Magnetisierung des Magneten sind im Hinblick auf die Größe des Führungslochs 23 des Sensorgehäuses 22 und die Stärke des erfassten Magnetflusses optimiert.

Es besteht auch die Möglichkeit, in einer anderen Ausführung den Permanentmagneten 66 in der zur oben angegebenen Richtung entgegengesetzten Richtung zu magnetisieren. Anstelle des Permanentmagneten 66 kann man auch einen Elektromagneten verwenden. Ferner besteht die Möglichkeit, einen Magneten mit einer anderen Form als einer Zylinderform zu benutzen.

Die Position des Hall-Elements 67 in Richtung der x-Achse ist eine Position mit vorbestimmtem Abstand von der Seitenfläche des Permanentmagneten 66. Im Falle dieser Ausführung ist die Position in der x-Achsenrichtung um 1,5 mm von der Seitenfläche entfernt. Wenn der Abstand zu groß ist, sinkt der Pegel der Magnetflussdichte, die vom Hall-Element 67 erfasst werden kann, zu stark. Daher ist ein Abstand von 1 bis 2 mm bevorzugt. Die Position in der y-Achsenrichtung des Hall-Elements 67 ist so gesetzt, dass die y-axiale Mittelposition des Permanentmagneten 66 mit der Mitte des Hall-Elements 67 übereinstimmt, wenn sich der Anker 62 in der Mitte zwischen dem ersten Elektromagneten 5 und dem zweiten Elektromagneten 6 befindet, wie in Fig. 1 gezeigt (d. h. wenn dem ersten Elektromagneten 5 oder dem zweiten Elektromagneten 6 kein Strom zugeführt wird). Somit erfasst das Hall-Element 67 die x-Achsenkomponente eines von dem Permanentmagneten 66 erzeugen Magnetflusses.

Das Hall-Element wird nachfolgend anhand von Fig. 5 beschrieben. Dies ist eine Vorrichtung, aus der sich eine zum Magnetfeld proportionale Spannung erhalten lässt. Die Struktur ist einfach, kompakt und steif und stabil, da sie kein mechanisch bewegliches Teil enthält. Wie in Fig. 5A gezeigt, wird eine Spannung Vcc, die von der in Fig. 1 gezeigten Spannungsquelle 71 zugeführt wird, an das Hall-Element 67 angelegt, sodass ein Strom Ih fließt. Wenn in diesem Zustand das Hall-Element 67 in ein Magnetfeld H gelangt (d. h. eine Magnetflussdichte B), unterliegt der Strom Ih in dem Hall-Element 67 einer Kraft, und zwischen den Anschlüssen 41 und 43 wird eine Hall-Spannung Vh erzeugt. Die Spannung Vh erhält man durch die folgende Gleichung (1).

Vh = Ks . Ih . Bcosθ (1)

In dem obigen Ausdruck bezeichnet Bcosθ die x-Achsenkomponente der Magnetflussdichte B (d. h. die Richtung vertikal zur Magnetismuserfassungfläche des Hall-Elements), nachfolgend als Bs bezeichnet. Ks bezeichnet einen für ein Hall-Element eigenen Wert, Hall- Koeffizient genannt, und der Strom Ih bezeichnet einen Antriebsstrom, resultierend aus der Spannungsquelle Vcc (z. B. 5 V) und einem Eingangswiderstand. Ks und Ih sind entsprechend dem benutzten Hall- Element spezifiziert.

Wie in Gleichung (1) gezeigt, ist die Hall-Spannung Vh proportional zur Magnetflussdichte Bs. Fig. 5B zeigt in einer Graphik die proportionale Beziehung zwischen der Hall-Spannung Vh und der Magnetflussdichte Bs. Unter Verwendung des Hall-Elements 67 und durch Messung der Hall- Spannung Vh wird daher die Magnetflussdichte Bs erfasst. Ferner ist es möglich, die Polarität des Magnetfelds (N oder S) entsprechend der Polarität der Hall-Spannung zu bestimmen.

Nun wird die Beziehung zwischen der x-Achsenkomponente Bs der Magnetflussdichte des Permanentmagneten 66 mit der in Fig. 4 gezeigten Form und dem Hub in der y-Achse des Permanentmagneten 66 anhand von Fig. 6 beschrieben. Fig. 6(a) zeigt den Permanentmagneten 66 von Fig. 4, wobei eine x-Achse in der horizontalen Richtung verläuft und eine y- Achse in der vertikalen Richtung, wobei die Mitte des Permanentmagneten 66 als Ursprung dient. Der Permanentmagnet 66 wird vertikal entlang der y-Achse bewegt. Die Länge der Permanentmagneten 66 sei hier 9 mm. Ein Punkt A liegt an einer Stelle 1,5 mm entfernt von dem Ursprung auf der X- Achse. Die Position des Punkts A entspricht der Position, an der das Hall- Element 67 wie oben beschrieben sitzt.

Die Graphik in Fig. 6(b) zeigt eine Änderung der Magnetflussdichte Bs an dem Punkt A zur y-Achsrichtung, wenn der Permanentmagnet 66 auf der y-Achse vertikal bewegt wird. Wenn sich der Permanentmagnet 66 an der Position y = 0 befindet, heben sich die Magnetfelder von den N- und S- Polen des Permanentmagneten 66 in der x-Achsenrichtung gegenseitig auf. Daher wird die Magnetflussdichte Bs null. Die Oberseite des Permanentmagneten 66 ist als N-Pol magnetisiert und die Unterseite davon ist als S-Pol magnetisiert und der Magnet 66 wird in einer Magnetisierungsrichtung bewegt. Wenn daher der Permanentmagnet 66 von dem Ursprung nach oben bewegt wird (d. h. in der positiven Richtung der y-Achse), nimmt die Magnetflussdichtung Bs im negativen Bereich zu (in diesem Fall bedeutet "zunehmen", dass der Absolutwert der Magnetflussdichte Bs, d. h. |Bs| zunimmt). Wenn die Mitte des Permanentmagneten 66 zur Position y = +4,5 mm bewegt wird, hat die Magnetflussdichte Bs einen Spitzenwert. Wenn hingegen der Permanentmagnet 66 von dem Ursprung nach unten bewegt wird (d. h. in der negativen Richtung der y-Achse), nimmt die Magnetflussdichte Bs in einem positiven Bereich zu. Wenn der Permanentmagnet 66 zur Position y = -4,5 mm bewegt wird, zeigt die Magnetflussdichte Bs einen Spitzenwert.

Die Beziehung zwischen der Magnetflussdichte Bs und dem Hub des Permanentmagneten 66, wie in Fig. 6(b) gezeigt, ist von der Länge des Magneten 66 abhängig. Wenn der Permanentmagnet 66 mit der Länge 9 mm von der Mitte vertikal versetzt wird, zeigt die Magnetflussdichte Bs eine Spitze an einer Stelle entsprechend 1/2 der Magnetlänge (d. h. ±4,5 mm). Die Magnetflussdichte Bs ist zur Bewegung entlang der y-Achse im Bereich von -4,5 < y < 4,5 linear. Durch Einstellung der Magnetfänge des Permanentmagneten auf einen größeren Wert als den zu erfassenden Hub wird daher der Hub des Magneten einfach erfasst, weil der Hub linear zur Magnetflussdichte ist.

Die Graphik in Fig. 6(b) ist auch von dem Abstand (in diesem Fall 1,5 mm) von den N- und S-Polen des Permanentmagneten 66 zu dem Punkt A abhängig. Anders gesagt, die Magnetflussdichte Bs an dem Punkt A ändert sich mit einer Änderung des Abstands des Punkts A von dem Ursprung, was die in der Graphik gezeigten Linearitätscharakteristiken ändert. Auch in diesem Fall ist jedoch, wenn die Magnetlänge 9 mm beträgt, die Magnetflussdichte Bs zur y-axialen Bewegung im Bereich von -4,5 < y < 4,5 linear.

Durch Anordnen des Hall-Elements 67 am Punkt A wird die Magnetflussdichte Bs, die eine lineare Beziehung in bezug auf den Hub des Permanentmagneten 66 hat, durch das Hall-Element 67 erfasst. Wie anhand von Fig. 5 beschrieben, wird die Hall-Spannung Vh ausgegeben, die proportional zur erfassten Magnetflussdichte Bs ist.

Die Graphik in Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung Vh des Hall-Elements 67 und dem Hub des Permanentmagneten 66. Die Abszisse der Graphik zeigt den Hub auf der Basis der Position von y = -4,5 in Fig. 6. Wie oben beschrieben, sind die Hall-Spannung Vh und die Magnetflussdichte Bs zueinander proportional, und die Magnetflussdichte Bs hat eine lineare Relation zum Hub in dem Bereich, der der Magnetlänge der Permanentmagneten entspricht. Daher hat, wie in Fig. 7 gezeigt, die Hall-Ausgangsspannung Vh eine lineare Beziehung zum Hub im Bereich der Magnetlänge (in diesem Fall 9 mm).

Somit kann die in Fig. 1 gezeigte Steuer/Regeleinrichtung 50 die Hall- Spannung Vh von dem Hall-Element 67 der Huberfassungsvorrichtung 65 über die Eingangsschnittstelle 51 empfangen, kann den Hub des Ankers 62 entsprechend der Hall-Spannung Vh erfassen und kann Steuersignale ausgeben, um den elektromagnetischen Aktuator 60 auf der Basis des erfassten Hubs richtig zu steuern bzw. zu regeln.

Bevorzugt sind der Federsitz 25 und der Magnetstopper 12 zum Regulieren des in Fig. 3 gezeigten Permanentmagneten 66 jeweils aus nicht magnetischem Material hergestellt (z. B. Legierung SUH660) oder einem Material, das dem von nicht magnetischem Material ähnliche Charakteristiken hat (wie z. B. SUS303). Wenn ein magnetisches Material verwendet wird, würde der magnetische Ausgleich unterbrochen und die Linearität zum Hub der Hall-Ausgangsspannung Vh würde gestört, wie in Fig. 8 gezeigt.

Zurück zu Fig. 3. Die Feder 19 ist außerhalb des Hall-Elements 67 angeordnet. Da die Feder aus magnetischem Material hergestellt ist, könnte die von dem Hall-Element 67 erfasste Magnetflussdichte mit der Bewegung der Feder fluktuieren (d. h. mit der Ausdehnung oder Kontraktion der Feder 19). Insbesondere zeigt Fig. 9 eine mögliche Position des Hall-Elements 67 und der Feder 19. Fig. 9(a) zeigt einen Zustand, in dem sich die Feder 19 direkt hinter dem Hall-Element 67 befindet, Fig. 9(b) zeigt einen Zustand, in dem sich die Feder nicht hinter dem Hall-Element 67 befindet, und Fig. 9(c) zeigt einen mittleren Zustand zwischen den Fig. 9(a) und 9(b). Die Verteilung des von dem Permanentmagneten 66 herrührenden Magnetflusses ändert sich von einem Zustand zum andern, weil die Feder 19 aus magnetischem Material hergestellt ist. Daher kann sich die Hall- Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Zustand der Feder 19 ändern, auch wenn der Hub des Permanentmagneten 66 eigentlich der gleiche ist.

Die zweite Ausführung kann den obigen Effekt der Feder 19 reduzieren. Die zweite Ausführung wird anhand der Fig. 10 und 11 beschrieben. Fig. 10 zeigt die gleiche Struktur wie in Fig. 3, außer dass zwischen dem Hall- Element 67 und der Feder 19 ein magnetisches Material 81 vorgesehen ist. Fig. 11 zeigt die gleiche Struktur wie in Fig. 4, außer dass das magnetische Material 81 in bezug auf den Permanentmagneten 66 hinter dem Hall-Element 67 angeordnet ist. Wie in den Fig. 10 und 11 zu sehen, befindet sich das magnetische Material 81 direkt hinter dem Hall- Element 67. Anders gesagt, das magnetische Material 81 ist so angeordnet, dass es zur von der Magnetismuserfassungsfläche des Hall- Elements 67 abgewandten Oberfläche weist. Das magnetische Material 81 ist ein kleines Stück mit beispielsweise einer Dicke von 1 mm. Alternativ kann anstelle des magnetischen Materials 81 ein Permanentmagnet verwendet werden.

Das magnetische Material 81 ist näher an dem Permanentmagneten 66 angeordnet als der Feder 19. Da das hinter dem Hall-Element 67 angeordnete magnetische Material 81 den Magnetfluss von dem Magneten 66 anzieht, nimmt der durch das Hall-Element 67 tretende Magnetfluss zu. Das magnetische Material 81 hat auch die Funktion, das Hall-Element 67 von dem Magnetfeld abzuschirmen, das von der Feder 19 erzeugt werden könnte. Daher wird die durch die Feder 19 verursachte Störung des Magnetflusses reduziert.

Fig. 12 zeigt eine Graphik der Beziehung zwischen der Hall- Ausgangsspannung und dem Hub des Permanentmagneten 66. Der Graph 100 entspricht einem Zustand, in dem das magnetische Material 81 zwischen dem Hall-Element 67 und der Feder 19 vorgesehen ist, wohingegen der Graph 101 einem Zustand entspricht, in dem das magnetische Material 81 nicht vorgesehen ist. Der Graph 101 enthält eine Mehrzahl von Linien, was bedeutet, dass die Charakteristik der Hall- Ausgangsspannung vom Zustand der Feder 19 abhängig ist. Wie in Fig. 12 zu sehen, hat der Graph 100 eine bessere Linearität als der Graph 101. Somit ermöglicht die Verwendung des magnetischen Materials 81, dass der Effekt der Feder auf die Hall-Ausgangsspannung reduziert wird, sodass man eine Hall-Ausgangsspannung mit einer besseren Linearität erhalten kann.

Zurück zu Fig. 2. Der Übertragungsschaft 8, der durch die Innenseite des ersten Elektromagneten 5 und des zweiten Elektromagneten 6 hindurch geht, ist wie oben beschrieben mit dem Federsitz 25 verbunden. Ein Streufluss kommt von dem ersten und zweiten Elektromagneten 5 und 6 her, wenn dem ersten Elektromagneten 5 oder dem zweiten Elektromagneten 6 ein Strom zugeführt wird. Der Streufluss erstreckt sich über den Federsitz 25, mit dem der Übertragungsschaft 8 verbunden ist, weil der Übertragungsschaft 8 typischerweise aus einem magnetischen Material hergestellt ist, wie etwa SCM420H. Daher wird das Magnetfeld um das Hall-Element 67 herum, das über dem Federsitz 25 angeordnet ist, durch den Streufluss gestört. Im Ergebnis kann sich die Hall- Ausgangsspannung von dem Hallelement 67 mit dem Streufluss ändern. Anders gesagt, die Hall-Ausgangsspannung kann entsprechend dem Streufluss unterschiedlich sein, auch wenn der Hub des Permanentmagneten 66 eigentlich der gleiche ist.

Die dritte Ausführung mindert den obigen Effekt des Streuflusses. Nach der dritten Ausführung ist der mit dem Federsitz 25 verbundene Übertragungsschaft 8 aus nicht magnetischem Material hergestellt (z. B. Legierung SUH660), oder einem Material, welches dem von nicht magnetischem Material ähnliche Eigenschaften hat (z. B. SUS303). Der Übertragungsschaft 8 ist zwischen dem ersten und zweiten Elektromagneten 5 und 6 und dem Federsitz 25 angeordnet. Wenn der Übertragungsschaft 8 aus einem nicht magnetischen Material hergestellt ist, wird daher der Effekt des Streuflusses über dem Federsitz 25, wenn dem ersten und zweiten Elektromagneten 5 und 6 Strom zugeführt wird, reduziert.

Wie in Fig. 1 zu sehen, umfasst der Übertragungsschaft 8 drei Abschnitte 8a, 8b und 8c. Nach der dritten Ausführung können alle drei Abschnitte 8a, 8b und 8c aus nicht magnetischem Material hergestellt sein. Alternativ könnte auch nur der Abschnitt 8c, der direkt mit dem Federsitz 25 verbunden ist, aus nicht magnetischem Material hergestellt sein. Bevorzugt ist auch der Federsitz 25 aus nicht magnetischem Material hergestellt, wie oben beschrieben.

Fig. 13 zeigt einen Übergang der Hall-Ausgangsspannung bei der Bewegung des Permanentmagneten 66 über die Zeit. Insbesondere ist, während der Dauer von 0 bis 1,5 ms, das Ventil in einem geschlossenen Zustand. Dann bewegt sich der Permanentmagnet 66 durch Stromzufuhr zu dem zweiten Elektromagneten 6 während der Dauer von 1,5 bis 4 ms nach unten. Bei 4 ms ist das Ventil geöffnet, und während der Dauer von 4 bis 10 ms ist das Ventil in einem offenen Zustand. Der Graph 110 zeigt den Übergang der Hall-Ausgangsspannung, wenn der Übertragungsschaft 8 aus nicht magnetischem Material hergestellt ist, wohingegen der Graph 110 den Übergang der Hall-Ausgangsspannung zeigt, wenn der Übertragungsschaft 8 aus magnetischem Material hergestellt ist. Die Differenz zwischen den Hall-Ausgangsspannungen der Graphen 110 und 111 entspricht dem Effekt des Streuflusses. Die in dem Graph 111 angegebene Hall-Ausgangsspannung ist, insbesondere wenn das Ventil geschlossen ist, kleiner als die des Graphen 110. Daher kann der aus nicht magnetischem Material hergestellte Übertragungsschaft den Streufluss wirkungslos machen, sodass man eine stabile Hall-Ausgangsspannung erhalten kann.

Die obige Ausführung verwendet ein Hall-Element als Magnetsensor. Jedoch ist es auch möglich, die Huberfassungsvorrichtung unter Verwendung anderer Magnetsensoren zu realisieren. Beispielsweise kann ein Magnetoresistenz-Element (MR-Element) verwendet werden, in dem sich der Widerstand proportional zum Magnetfeld ändert. Durch Erfassen einer Ausgangsspannung des Magnetoresistenz-Elements ist es möglich, eine Magnetfeldänderung zu erfassen. Daher kann, anstelle eines Hall- Elements, auch ein Magnetoresistenz-Element verwendet werden.

Ein erfindungsgemäßer Magnet kann nicht nur an einem Federsitz angebracht werden, sondern auch anderen Materialien, die sich mit dem Hub des Ventils in ähnlicher Weise bewegen. In diesem Fall wird ein Magnetsensor derart angeordnet, dass er einen von dem Magneten erzeugten Magnetfluss erfassen kann.

Der Hub eines mechanischen Elements wird durch eine einfache und billige Struktur präzise erfasst. Die Huberfassungsvorrichtung umfasst: ein über einen Hub bewegbares mechanisches Element; einen Magneten 66, der mit dem mechanischen Element 61 verbunden und in der Bewegungsrichtung des mechanischen Elements 61 magnetisiert ist; und einen Magnetsensor 67 zum Erfassen eines durch den Magneten 66 erzeugten Magnetflusses und zur Ausgabe einer dem erfassten Magnetflusswert entsprechenden Sensorausgabe Vh, sodass der Hub des mechanischen Elements 61 entsprechend der Sensorausgabe Vh erfasst wird. In einer Ausführung wird ein Hall-Element 67 als Magnetsensor verwendet, und der Magnet 66 ist länger als der Bewegungshub des mechanischen Elements. Daher erhält man ein Ausgangssignal, das eine lineare Beziehung zu dem Hub des mechanischen Elements hat, wodurch sich die Huberfassung leicht realisieren lässt. Die Huberfassungsvorrichtung kann bei einem Aktuator von Einlass/Auslassventilen eines Motors angewendet werden. In einer anderen Ausführung ist ein magnetisches Material 81 zwischen dem Hall- Element 67 und einer Feder 19 vorgesehen, um die durch die Feder 19 verursachte Störung zu reduzieren. Ferner kann ein mit dem Einlass/Auslassventil verbundener Übertragungsschaft 8 aus nicht magnetischem Material hergestellt sein oder einem Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material angenähert sind, um einen Streuflusseffekt zu reduzieren.

Claims (10)

1. Huberfassungsvorrichtung zum Erfassen des Hubs eines beweglichen mechanischen Elements (61), umfassend:
einen Magneten (66), der mit dem mechanischen Element (61) verbunden und in der Bewegungsrichtung des mechanischen Elements (61) magnetisiert ist; und
einen Magnetsensor (67) zum Erfassen eines durch den Magneten (66) erzeugten Magnetflusses und zur Ausgabe einer Sensorausgabe (Vh),
wobei der Hub des mechanischen Elements (61) entsprechend der Sensorausgabe (Vh) erfasst wird.

2. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetsensor (67) ein Hall- Element (67) ist und die Sensorausgabe eine Hall-Spannung (Vh) ist.

3. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Magneten (66) größer als der Bewegungsweg des mechanischen Elements (61) ist.

4. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (66) mit dem mechanischen Element (61) durch ein nicht magnetisches Element (8) oder ein Material, dessen Eigenschaften dem von nicht magnetischem Material ähnlich sind, verbunden ist.

5. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische Element (61) ein Einlass/Auslassventil (61) eines Verbrennungsmotors ist.

6. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (66) an einem eine Feder (19) stützenden Federsitz (25) vorgesehen ist, wobei der Federsitz (25) über einen Übertragungsschaft (8) mit dem Einlass/Auslassventil (61) verbunden ist, wobei der Magnetsensor (67) zwischen dem Magnet (66) und der Feder (19) vorgesehen ist.

7. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetsensor (67) und der Feder (19) ein magnetisches Material (81) oder ein Magnet vorgesehen ist.

8. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (66) mit dem Einlass/Auslassventil (61) durch einen Übertragungsschaft (8) verbunden ist, der aus einem nicht magnetischen Element oder einem Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material ähnlich sind, hergestellt ist.

9. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (66) an einem mit dem Übertragungsschaft (8) verbundenen Federsitz (25) vorgesehen ist, wobei der Federsitz (25) aus einem nicht magnetischen Element oder einem Material, dessen Charakteristiken dem von nicht magnetischem Material ähnlich sind, hergestellt ist.

10. Huberfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (66) ein zylindrischer Permanentmagnet (66) ist.