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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verlagerungserfassungsvorrichtung, die in der Lage ist, den Hubbewegungsbetrag eines Ventils in einer Abgasrezirkulationsvorrichtung zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor sowie im Allgemeinen eine Verlagerung eines Mechanismus in verschiedenen Gerätschaften zu messen; im Spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verlagerungserfassungsvorrichtung, die einen an einem beweglichen Teil angebrachten Magneten sowie einen an einem stationären Teil angebrachten Magnetdetektor zum Erfassen einer Magnetfeldstreuung von dem Magneten aufweist.
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Zum Erfassen des Verlagerungszustands eines beweglichen Teils sind verschiedene Mechanismen mit einer Verlagerungserfassungsvorrichtung versehen, die einen Magneten und einen Magnetdetektor zum Erfassen von Magnetfeldstreuung von dem Magneten aufweist. Als ein Beispiel sei eine Winkelpositions-Erfassungsvorrichtung genannt, wie diese in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 7-317574 offenbart ist, bei der das Hubbewegungsausmaß eines an einem Vergaser in einem Verbrennungsmotor vorgesehenen variablen Ventils durch einen Magnetsensor erfasst wird.
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Bei der Winkelpositions-Erfassungsvorrichtung wird der in einer Ventilkammer vorgesehene Halter zusammen mit einem Kolbenventil hin und her bewegt. Ein Kunststoffmagnet ist an einem Halter angebracht und wird in einer Ventilkammer durch die Bewegung des Kolbenventils und des Halters bewegt. Eine Sensorkammer ist in integraler Weise an der Außenseite der Ventilkammer ausgebildet, und drei Magnetsensoren sind in der Sensorkammer längs der Bewegungsrichtung des Kunststoffmagneten vorgesehen. Die Winkelpositions-Erfassungsvorrichtung ist zum Erfassen der verlagerten Position des Kunststoffmagneten unter Verwendung der drei Magnetsensoren konfiguriert. D. h. die Winkelpositions-Erfassungsvorrichtung stellt fest, dass das Kolbenventil in der ersten Winkelposition, der zweiten Winkelposition oder der dritten Winkelposition angeordnet ist.
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Die in der genannten Veröffentlichung offenbarte Winkelpositions-Erfassungsvorrichtung kann die Winkelposition des Kolbenventils unter Verwendung von drei Magnetsensoren in drei Stadien feststellen. Da jedoch beispielsweise eine Notwendigkeit für ein Öffnungs/Schließventil in einer Zirkulationspassage einer Abgasrezirkulationsvorrichtung besteht, ist es schwierig, ein Ventilhubbewegungsausmaß mit feiner Auflösung zu erfassen.
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Da ferner der Kunststoffmagnet in direkte Anlage an die Innenwand der Ventilkammer bewegt wird, ist es schwierig, eine Konfiguration zu schaffen, die die relative Distanz zwischen dem Kunststoffmagneten und den jeweiligen Magnetsensoren mit einem hohen Ausmaß an Genauigkeit gewährleistet. Bei der Bewegung des Kunststoffmagneten kann somit der erfasste Wert der jeweiligen Magnetsensoren möglicherweise variieren. Da der Kunststoffmagnet in direkte Anlage an die Innenwand der Ventilkammer bewegt wird, kann es ferner zu Verschleiß oder Beschädigung des Kunststoffmagneten aufgrund der Gleitbewegungs-Reibungskraft kommen, die bei der Bewegung des Kunststoffmagneten zwischen dem Kunststoffmagneten und der Innenwand erzeugt wird.
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DE 10 2004 060 920 A1 offenbart einen pneumatischer Aktuator mit einer Messeinrichtung, insbesondere einer Wegmesseinrichtung, die einen Sensor zum Erfassen von magnetischer Flussdichte und einen Stabmagneten hat. Der Stabmagnet weist im Wesentlichen mittig einen Körperabschnitt größten Querschnitts auf und verjüngt sich in Längsrichtung zu seinen freien Enden.
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DE 600 28 472 T2 offenbart einen magnetischen Verschiebungssensor mit einem Magneten, der auf einem Detektionselement angeordnet ist, das sich auf einer geraden Linie bewegt. Ein Hallelement, das als magnetoelektrisches Element dient, ist auf einem feststehenden Element angeordnet, das dem Magneten gegenüber liegt. Eine Fläche des dem Hallelement gegenüberliegendem Magneten hat eine gekrümmte oder trapezförmige Form. Mit diesem Aufbau kann für jeden Rotationswinkel ein linearer Ausgabewert erhalten werden, selbst wenn der Rotor mehrfach rotiert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Verlagerungserfassungsvorrichtung, mit der sich die genannten Nachteile überwinden lassen und gleichzeitig die Detektionsgenauigkeit verbessert werden kann.
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Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Verlagerungserfassungsvorrichtung, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
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Vorteilhafterweise schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Gesichtspunkt eine Verlagerungserfassungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine relative Distanz zwischen einem an einem beweglichen Teil vorgesehenen Magneten und einer Führungsfläche mit einem hohen Maß an Genauigkeit in konstanter Weise zu gewährleisten sowie eine Verlagerungsposition des beweglichen Teils mit einem hohen Maß an Genauigkeit unter Verwendung eines Magnetdetektors zu erfassen, wenn der bewegliche Teil die Führungsfläche entlang bewegt wird.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht gemäß einem weiteren Gesichtspunkt in der Schaffung einer Verlagerungserfassungsvorrichtung, die in der Lage ist, Magnetfeldstreuung von einem Magneten unter Verwendung eines Magnetdetektors mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu erfassen sowie eine Verlagerung eines beweglichen Teils mit einer hohen Auflösung zu erfassen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich eine Verlagerungserfassungsvorrichtung dadurch aus, dass sie folgendes aufweist: einen beweglichen Teil, der entlang eines an einem stationären Teil vorgesehenen Führungsbereichs linear hin und her beweglich ist; einen Magneten, der sich zusammen mit dem beweglichen Teil bewegt; einen Magnetdetektor, der an dem stationären Teil vorgesehen ist und eine Magnetfeldstreuung von dem Magneten detektiert; sowie einen Halter, der den Magneten trägt und sich zusammen mit dem beweglichen Teil bewegt, wobei eine gegenüberliegende Fläche des Magneten, d. h. eine dem Magnetdetektor zugewandt gegenüberliegende Fläche des Magneten, derart ausgebildet ist, dass ein zentraler Bereich im Vergleich zu den beiden Enden des Magneten, die einer Bewegungsrichtung des beweglichen Teils zugewandt sind, in Richtung auf eine Anordnungsseite des Magnetdetektors vorstehend ausgebildet ist, und wobei der Halter in einem Bereich, der dem zentralen Bereich der gegenüberliegenden Fläche gegenüberliegt, mit einer Öffnung versehen ist.
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Da die Verlagerungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Magneten verwendet, bei dem der zentrale Bereich der gegenüberliegenden Fläche in Richtung auf die Anordnungsseite des Magnetdetektors vorstehend ausgebildet ist, kann bei der Bewegung des Halters eine Relation einer Verlagerungsdistanz und einem Erfassungsausgang des Magnetdetektors als nahezu lineare Funktion in Erscheinung treten. Ferner ist der Halter gegenüber dem zentralen Bereich des Magneten mit einer Öffnung versehen, so dass der zentrale Bereich des Magneten in der Öffnung angeordnet werden kann und dadurch eine Distanz zwischen dem Magneten und dem Magnetdetektor verkürzt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit für eine Magnetfeldstreuung durch den Magnetdetektor zu verbessern.
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Erfindungsgemäß weist der Halter einen geöffneten vertieften Haltebereich in einem rückwärtigen Bereich gegenüber von einer der gegenüberliegenden Fläche zugewandten Seite auf und ist der Magnet von dem rückwärtigen Bereich her in den vertieften Haltebereich eingesetzt und derart festgelegt, dass sich der Magnet im Inneren des vertieften Haltebereichs in der Bewegungsrichtung des beweglichen Teils nicht bewegt.
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Bei der gegenüberliegenden Fläche des Magneten handelt es sich vorzugsweise um eine vorstehende gekrümmte Oberfläche, bei der der zentrale Bereich im Vergleich zu den beiden Enden des Magneten in Richtung auf die Anordnungsseite des Magnetdetektors vorstehend ausgebildet ist.
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Bei der Verlagerungserfassungsvorrichtung mit einer derartigen Konfiguration wird der Magnet von dem geöffneten rückwärtigen Bereich des Halters her angebracht, um den Magneten in dem Halter zu halten, so dass sich die Montagearbeiten in einfacher Weise ausführen lassen.
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Vorzugsweise ist der Magnet an einer Stelle rückwärts von der gegenüberliegenden Fläche mit einem Anlagebereich versehen und ist der Halter in einem von der Öffnung verschiedenen Bereich mit einem Positionierbereich versehen, so dass der Anlagebereich durch den Positionierbereich abgestützt ist und dadurch der Magnet in dem Halter positioniert ist.
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Da der Magnet rückwärts von der gegenüberliegenden Fläche mit dem Anlagebereich versehen ist und der Anlagebereich zum Positionieren des Magneten an dem Halter in Anlage gebracht wird, kann die vorstehende gegenüberliegende Fläche des Magneten in exakter Weise in dem Halter positioniert werden.
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Weiterhin vorzugsweise ist eine Blattfeder zwischen dem beweglichen Teil und dem Halter vorgesehen, so dass der Halter durch die Blattfeder in Richtung auf die Anordnungsseite des Magnetdetektors gedrückt wird, und wird der Magnet durch ein an der Blattfeder vorgesehenes Hilfsdruckbeaufschlagungsstück direkt mit Druck beaufschlagt, so dass der Anlagebereich in federnd nachgiebiger Weise gegen den Positionierbereich gedrückt ist.
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Da bei der vorstehend geschilderten Konfiguration der Anlagebereich des Magneten an dem an der Blattfeder vorgesehenen Hilfsdruckbeaufschlagungsstück gegen den Positionierbereich des Halters gedrückt wird, lässt sich der Magnet in unbeweglicher Weise in dem Halter halten.
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Da bei der Verlagerungserfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Magnet, der durch den sich zusammen mit dem beweglichen Teil bewegenden Halter gehalten ist, die vorstehende gegenüberliegende Fläche aufweist, ist der Halter mit einem geöffneten Bereich gegenüber von dem zentralen Bereich der gegenüberliegenden Fläche des Magneten versehen. Wenn somit die gegenüberliegende Fläche des Magneten in einer Position in der Nähe des Magnetdetektors platziert wird, lässt sich somit die Detektionsempfindlichkeit des Magnetdetektors hinsichtlich der Magnetfeldstreuung von dem Magneten verbessern.
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Da der Magnet ferner mit dem Anlagebereich an einer Stelle rückwärts von der vorstehenden. gegenüberliegenden Fläche versehen ist und der Magnet an dem Anlagebereich positioniert wird, kann der Magnet in positiver bzw. formschlüssiger Weise in dem Halter positioniert werden, obwohl die gegenüberliegende Fläche des Magneten, die dem Magnetdetektor gegenüberliegt, eine gekrümmte Oberfläche aufweist.
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Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung einer Verlagerungserfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Perspektivansicht einer Verlagerungserfassungsvorrichtung, die einen verschiebbaren Halter, einen Magneten sowie eine Blattfeder an einer Rückseite aufweist;
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3 eine auseinandergezogene Perspektivansicht unter Darstellung des verschiebbaren Halters, des Magneten sowie der Blattfeder an der Rückseite;
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4 eine auseinandergezogene Perspektivansicht unter Darstellung des verschiebbaren Halters und des Magneten an einer Vorderseite von diesen; und
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5 eine Schnittdarstellung des verschiebbaren Halters und der Blattfeder.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Dabei zeigt 1 eine Schnittdarstellung einer Verlagerungserfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 zeigt eine Perspektivansicht der Verlagerungserfassungsvorrichtung, die einen verschiebbaren Halter und eine Blattfeder an einer Rückseite aufweist. 3 zeigt eine Perspektivansicht des verschiebbaren Halters, des Magneten sowie der Blattfeder an der Rückseite. 4 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht des verschiebbaren Halters und des Magneten auf einer entgegengesetzten Seite von diesen. 5 zeigt eine Schnittdarstellung des verschiebbaren Halters und der Blattfeder.
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Eine in 1 gezeigte Verlagerungserfassungsvorrichtung 10 ist zum Feststellen der Hubbewegungsstrecke eines Steuerventils 1 konfiguriert, das zum Steuern des Zirkulationsausmaßes von Abgas in einer Abgasrezirkulationsvorrichtung (AGR) für einen Verbrennungsmotor verwendet wird. Das Steuerventil wird zum Beispiel durch Energie geöffnet oder geschlossen, die von einem Motor in Abhängigkeit von einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Steuerung abgegeben wird.
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Die Verlagerungserfassungsvorrichtung 10 weist ein stationäres Gehäuse 11 auf. Das Gehäuse 11 ist aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt, d. h. das Gehäuse ist aus einem Kunstharzmaterial durch Spritzgießen hergestellt. Ein Axiallager 13 ist an einem unteren Bereich des Gehäuses 11 angebracht, und ein Schaft 12a ist durch das Axiallager 13 derart abgestützt, dass der Schaft in einer Richtung Y1-Y2 verschiebbar ist. Der Schaft 12a wird nach Maßgabe einer Winkelposition eines Steuerventils 1 beim Schließen oder Öffnen des Steuerventils 1 in der Richtung Y1-Y2 bewegt. Ein beweglicher Teil 12b ist in integraler Weise an einem oberen Bereich des Schafts 12a ausgebildet, und der Schaft 12a und der bewegliche Teil 12b werden in dem an der Innenseite des Gehäuses 11 ausgebildeten Zylinder 11a nach oben und nach unten bewegt. Der Schaft 12a und der bewegliche Teil 12b sind aus einem nicht-magnetischen Material, beispielsweise einem Kunstharzmaterial, hergestellt. Eine wendelförmige Druckfeder 17 ist in dem oberen Bereich des Zylinders 11a aufgenommen, und der Schaft 12a und der bewegliche Teil 12b sind durch die wendelförmige Druckfeder 17 konstant in der Richtung Y2 mit Druck beaufschlagt. Die wendelförmige Druckfeder 17 ist aus einem nicht-magnetischen Material, beispielsweise einem rostfreien Federstahldraht, hergestellt.
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Der Zylinder 11a ist in seinem Inneren mit einem Führungsbereich zum linearen Bewegen des beweglichen Teils 12b in der, Richtung Y1-Y2 versehen, so dass der Schaft 12a und der bewegliche Teil 12b durch das Axiallager 13 und den Führungsbereich geführt sind und in der Richtung Y1-Y2 linear beweglich sind. Eine Führungsfläche 14 ist an einer auf einer Seite X1 gelegenen Innenfläche des Zylinders 11a ausgebildet. Bei der Führungsfläche 14 handelt es sich um eine Ebene, die in einer Richtung rechtwinklig zu einer Papierebene der 1 sowie in der Richtung Y1-Y2 verläuft.
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Das Gehäuse 11 ist von der Führungsfläche 14 abgelegen auf der Seite X1 mit einem vertieften Haltebereich 15 versehen. Ein Magnetdetektor 16 ist in dem vertieften Haltebereich 15 gehalten. Der Magnetdetektor 16 ist an einer Positionierfläche 15a des vertieften Haltebereichs 15 auf einer Seite X2 eng anliegend angebracht. Die Abmessungen (in der Richtung X) der Führungsfläche 14 und der Positionierfläche 15a werden bei der Herstellung des Gehäuses 11 durch dimensionsmäßige Steuerung mit einem hohen Ausmaß an Genauigkeit festgelegt. Aus diesem Grund ist eine Distanz (Richtung X) zwischen dem Magnetdetektor 16, der in enge Berührung mit der Positionierfläche 15a tritt, und der Führungsfläche 14 mit einem hohen Maß an Genauigkeit vorgegeben.
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Der Magnetsensor 16 ist dafür konfiguriert, eine Veränderung in der Intensität des Magnetflusses in den Richtungen X1 und X2 sowie die Richtungsänderung des Magnetflusses zu erfassen, und beinhaltet ein Detektionselement, wie z. B. ein Hallelement oder ein Magnetowiderstandselement.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der Zylinder 11a in seinem Inneren mit einem verschiebbaren Halter 20 versehen, wobei der verschiebbare Halter 20 einen Magneten 30 trägt. Eine Blattfeder 40 ist zwischen dem verschiebbaren Halter 20 und dem beweglichen Teil 12b angeordnet, und der verschiebbare Halter 20 ist durch die Federkraft der Blattfeder 40 gegen die Führungsfläche 14 gedrückt. Wenn der Schaft 12a und der bewegliche Teil 12b in Abhängigkeit von der Winkelposition des Steuerventils 1 in der Richtung Y1-Y2 bewegt werden, wird der verschiebbare Halter 20 zusammen mit dem beweglichen Teil 12b die Führungsfläche 14 entlang verschoben, wobei der verschiebbare Halter 20 in engem Kontakt mit der Führungsfläche 14 steht.
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Wie in den 3, 4 und 5 gezeigt ist, ist der verschiebbare Halter 20 als dünnes rechteckiges Element ausgebildet und aus einem nicht-magnetischen Material, wie z. B. einem Kunstharzmaterial, hergestellt. Wie in 4 gezeigt ist, ist ein Paar aus einer linken und einer rechten Schienenfläche 21 und 21 an der Oberfläche des verschiebbaren Halters 20 gebildet, die sich auf der Seite X1 bzw. der der Führungsfläche 14 zugewandten Seite befindet. Die Schienenflächen 21 und 21 sind auf den Seiten Z1 und Z2 voneinander beabstandet und befinden sich in Ebenen, die parallel zu einer Ebene Y-Z sind. Jede der Schienenflächen 21 und 21 ist in Form einer Streifenfläche ausgebildet, wobei die vertikale Abmessung in der Richtung Y1-Y2 ausreichend größer ist als eine Breitenabmessung in einer Richtung Z1-Z2. Bei jeder der Schienenflächen 21 und 21 ist eine gekrümmte Oberfläche an den auf der Seite Y1 gelegenen Enden 21a und 21a ausgebildet, und eine gekrümmte Oberfläche ist auch an den auf der Seite Y2 gelegenen Enden 21b und 21b ausgebildet.
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Vertiefungsflächen 22 und 22 sind zwischen der Schienenfläche 21 und der Schienenfläche 21 ausgebildet und in Richtung auf die Seite X2 tiefer ausgebildet als die Schienenflächen 21 und 21. Die Vertiefungsflächen 22 und 22 bilden Ebenen parallel zu der Ebene Y-Z. Die Vertiefungsflächen 22 sind in der Richtung Y1-Y2 voneinander beabstandet, und eine Öffnung 23 ist zwischen der oberen Vertiefungsfläche 22 und der unteren Vertiefungsfläche 22 gebildet. Die Öffnung 23 ist rechteckig ausgebildet und durchsetzt den verschiebbaren Halter 20 in der Richtung X1-X2, so dass die Öffnung 23 mit einem im Inneren des verschiebbaren Halters 20 ausgebildeten vertieften Haltebereich 24 in Verbindung steht.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist der vertiefte Haltebereich 24 an der Innenseite des verschiebbaren Halters 20 ausgebildet sowie in Richtung auf die Rückseite, d. h. die Seite X2, offen. Die rückwärtige Oberfläche 25 des verschiebbaren Halters 20, die zu der Seite X2 weist, ist rahmenförmig ausgebildet und umschließt den Umfang der Öffnung des vertieften Haltebereichs 24. Der an der kurzen Seite der rückwärtigen Oberfläche 25 auf der Seite Y1 angeordnete Bereich dient als erster Abstützbereich 25a, während der an der kurzen Seite auf der Seite Y2 angeordnete Bereich als zweiter Abstützbereich 25b dient. Der an der langen Seite auf der Seite Z1 angeordnete Bereich dient als lateraler Abstützbereich 25c, und der an der langen Seite auf der Seite Z2 angeordnete Bereich dient als lateraler Abstützbereich 25d.
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Positioniervorsprünge 26a und 26a, die jeweils in der Richtung X2 wegstehen, sind in integraler Weise mit dem Rand des ersten Abstützbereichs 25a auf der Seite Z1 und dem Rand des ersten Abstützbereichs 25a auf der Seite Z2 ausgebildet. Positioniervorsprünge 26b und 26b, die jeweils in der Richtung X2 wegstehen, sind in integraler Weise mit dem Rand des zweiten Abstützbereich 25b auf der Seite Z1 und dem Rand des zweiten Abstützbereichs 25b auf der Seite Z2 ausgebildet.
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Wie in den 3 und 5 gezeigt ist, sind in dem vertieften Haltebereich 24 des verschiebbaren Halters 20 erste Positionierbereiche 27a und 27a an einem jeweiligen rückwärtigen Bereich des Paares der Schienenflächen 21 und 21 auf der Seite Y1 ausgebildet, während zweite Positionierbereiche 27b und 27b an einem jeweiligen rückwärtigen Bereich des Paares von Schienenflächen 21 und 21 auf der Seite Y2 ausgebildet sind. Wie in 5 gezeigt ist, sind das auf der Seite Y1 ausgebildete Paar der ersten Positionierbereiche 27a und 27a sowie das auf der Seite Y2 ausgebildete Paar der zweiten Positionierbereiche 27b und 27b in einer Ebene H parallel zu der Ebene Y-Z angeordnet. Die Ebene H verläuft parallel zu den Schienenflächen 21 und 21.
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Wie in 5 gezeigt ist, bildet eine vordere innere Oberfläche 28a, die auf der Seite Y1 im Inneren des vertieften Haltebereichs 24 angeordnet ist, eine rückwärtige Oberfläche der auf der Seite Y1 angeordneten Vertiefungsfläche 22, während eine auf der Seite Y2 angeordnete vordere innere Oberfläche 28b eine rückwärtige Oberfläche der auf der Seite Y2 angeordneten Vertiefungsfläche 22 bildet. Die vorderen inneren Oberflächen 28a und 28b sind derart ausgebildet, dass sie sich näher bei der Seite X1 befinden als die Positionierebene H. Die vordere innere Oberfläche 28a auf der Seite Y1 bildet eine geneigte gekrümmte Oberfläche oder eine geneigte ebene Oberfläche, die in der Richtung Y2 verläuft und sich in der Richtung X1 fortsetzt, während es sich bei der vorderen inneren Oberfläche 28b auf der Seite Y2 um eine geneigte gekrümmte Oberfläche oder geneigte ebene Oberfläche handelt, die entlang der Richtung Y1 verläuft und sich in der Richtung X2 fortsetzt.
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Wie in 5 gezeigt ist, ist eine Passfläche 29a an der Innenfläche des vertieften Haltebereichs 24 auf der Seite Y1 gebildet, während eine Passfläche 29b an der inneren Oberfläche des vertieften Haltebereichs 24 auf der Seite Y2 gebildet ist. Eine relative Distanz in der Richtung Y1-Y2 zwischen der Passfläche 29a und der Passfläche 29b ist gleich oder geringfügig kürzer als eine Längenabmessung des Magneten 30 in der Richtung Y1-Y2, so dass der Magnet 30 frei in den vertieften Haltebereich 24 eingepasst werden kann und dadurch der Magnet 30 und der verschiebbare Halter 20 positioniert werden.
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Bei dem Magneten 30 handelt es sich um einen Magneten 30 aus einem gesinterten Magnetpulver, wie z. B. Nd, Fe, B oder dergleichen, oder um einen Magneten, der durch ein Gemisch aus dem vorstehend genannten gesinterten Magnetpulver und einer geringen Menge Kunstharz gebildet ist. Eine Oberfläche des Magneten ist mit Epoxyharz beschichtet. Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist der Magnet 30 mit einer rechteckigen Formgebung ausgebildet und besitzt eine ausreichende Größe zum Einpassen in den vertieften Haltebereich 24 des verschiebbaren Halters 20. Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, ist der Magnet 30 derart magnetisiert, dass der Magnetpol der oberen Endfläche 31, die der Seite Y1 zugewandt ist, entgegengesetzt zu dem Magnetpol der unteren Endfläche 32 ist, die der Seite Y2 zugewandt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die obere Endfläche 31 als Nordpol magnetisiert, während die untere Endfläche 32 als Südpol magnetisiert ist.
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Wie in 4 gezeigt ist, bildet die der Seite X1 zugewandte Oberfläche des Magneten 30 eine gegenüberliegende Fläche 33. Die gegenüberliegende Fläche 33 weist eine Breitenabmessung W2 in der Richtung Z1-Z2 auf, die gleich oder geringfügig kürzer ist als die Breitenabmessung W1 der in dem verschiebbaren Halter 20 ausgebildeten Öffnung 23. Wie in den 1 und 4 gezeigt ist und in 5 durch eine. gestrichelte Linie dargestellt ist, ist die gegenüberliegende Fläche 33 des Magneten 30 derart ausgebildet, dass eine einen zentralen Bereich 33c enthaltende zentrale Region im Vergleich zu dem oberen Endbereich 33a und dem unteren Endbereich 33b in der Richtung X1 vorstehend bzw. ausbauchend ausgebildet ist. Mit anderen Worten hat die gegenüberliegende Fläche 33 eine Krümmung nur in der Richtung Y1-Y2, während sie keine Krümmung in der Richtung Z1-Z2 aufweist. Bei der gegenüberliegenden Fläche 33 handelt es sich um eine zylindrisch gekrümmte Fläche. Wie in 5 gezeigt ist, ist unter der Annahme, dass der Magnet 30 in der Richtung Y1-Y2 in zwei Hälften geteilt ist und eine sich über die Hälfte des Magneten in der Richtung X erstreckende Mittellinie mit „Ox” bezeichnet wird, ein maximaler Überstand des zentralen Bereichs 33c, der in der gegenüberliegenden Fläche 33 über die Mittellinie Ox hinweg angeordnet ist, in Richtung auf die Seite X1 vorhanden.
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Der Magnet 30 ist spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie Oy angeordnet, die sich in der Richtung Y über die Hälfte des Magneten 30 erstreckt, der in der Richtung Z1-Z2 geteilt ist. Ein Flansch 34 ist an einem lateralen Bereich auf der Seite Z1 ausgebildet und befindet sich auf der Seite X2 rückwärts von der gegenüberliegenden Fläche 33, und ein Flansch 34 ist auch an einem lateralen Bereich auf der Seite Z2 ausgebildet. Eine der Seite X1 zugewandte Oberfläche der jeweiligen Flansche 34 und 34 bildet Anlagebereiche 34a und 34a. Die Anlagebereiche 34a und 34a bilden Ebenen parallel zu der Ebene Y-Z.
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Da in der in 1 gezeigten Weise die gegenüberliegende Fläche 33 zu der Seite X1 weist, wird der Magnet 30 von dem rückwärtigen Bereich des verschiebbaren Halters 20 her in dem vertieften Haltebereich 24 angebracht. Die obere Endfläche 31 und die untere Endfläche 32 des Magneten 30 sind in die Passfläche 29a und die Passfläche 29b des vertieften Haltebereichs 24 derart eingepasst, dass der Magnet 30 durch den verschiebbaren Halter 20 in der Richtung Y unbeweglich angeordnet und gehalten ist.
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Ferner liegen die an den Flanschen 34 und 34 des Magneten 30 vorhandenen Anlagebereiche 34a und 34a in gleichmäßiger Weise an den ersten Positionierbereichen 27a und 27a und den zweiten Positionierbereichen 27b und 27b in dem vertieften Haltebereich 24 an, so dass die relative Position des Magneten 30 in der Richtung X1 in Bezug auf den verschiebbaren Halter 20 festgelegt ist. Die gegenüberliegende Fläche 33 des Magneten 30, die zu der Seite X1 weist, liegt somit nicht an den vorderen inneren Oberflächen 28a und 28b in dem verschiebbaren Halter 20 an, sondern ist stattdessen von den vorderen inneren Oberflächen 28a und 28b beabstandet.
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Die gegenüberliegende Fläche 33 des Magneten 30 weist die vorstehende gekrümmte Formgebung auf, deren zentraler Bereich 33c in der Richtung X1 vorsteht bzw. ausbaucht, jedoch ist die den zentralen Bereich 33c der gegenüberliegenden Fläche 33 enthaltende zentrale Region in das Innere der in dem verschiebbaren Halter 20 ausgebildeten Öffnung 23 in einem Zustand eingesetzt, in dem der Magnet 30 in dem vertieften Haltebereich 24 angeordnet und gehalten ist. Dadurch ist es möglich, die Beabstandung zwischen der zentralen Oberfläche 33c der gegenüberliegenden Fläche 33 des Magneten 30 und den Schienenflächen 21 und 21 in der Richtung X1-X2 weitestgehend zu reduzieren. Wie in 1 gezeigt ist, kann dann, wenn die Schienenflächen 21 und 21 des verschiebbaren Halters 20 gegen die Führungsfläche 14 in dem Zylinder 11a des Gehäuses 11 drücken, die Beabstandung δ zwischen dem zentralen Bereich 33c der gegenüberliegenden Fläche 33 und der Führungsfläche 14 in dem Bereich verkürzt werden, in dem der zentrale Bereich nicht an der Führungsfläche anliegt, so dass sich diese Beabstandung so kurz wie möglich halten lässt. Weiterhin kann die Magnetflussdichte der Magnetflussstreuung erhöht werden, die von dem Magneten 30 in den Magnetdetektor 16 eingebracht wird.
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Da ferner keine Notwendigkeit besteht, den zentralen Bereich 33c der gegenüberliegenden Fläche 33 des Magneten 30 auf der Oberflächenseite (der Seite X1) des verschiebbaren Halters 20 mit einem dünnwandigen Bereich zu versehen, lässt sich der verschiebbare Halter 20 ferner in einfacher Weise herstellen.
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Obwohl bei dem verschiebbaren Halter 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel die Vertiefungsflächen 22 und 22 an dem oberen und dem unteren Bereich der Öffnung 23 ausgebildet sind und die inneren Oberflächen 28a und 28b an der Rückseite der Vertiefungsfläche 22 ausgebildet sind, können die Vertiefungsflächen 22 und 22 auch eliminiert werden, und die Öffnung 23 kann über den gesamten Bereich zwischen der Schienenfläche 21 und der Schienenfläche 21 vorgesehen werden.
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Die Blattfeder 40 ist aus einem nicht-magnetischen Material gebildet, beispielsweise aus einer Platte aus rostfreiem Stahl. Wie in den 1, 2, 3 und 5 gezeigt ist, weist die Blattfeder 40 ein Fixierstück 41 auf, das der Seite X2 zugewandt ist. Das Fixierstück 41 ist im Wesentlichen eben ausgebildet. Die Blattfeder 40 ist derart ausgebildet, dass das Fixierstück 41 einen ersten U-förmig gekrümmten Bereich 42 auf der Seite Y2 sowie ein durch Umfalten gebildetes Zwischenstück 43 aufweist. Das Zwischenstück 43 ist im Wesentlichen eben und verläuft in der Richtung Y1. Das Zwischenstück 43 weist einen zweiten U-förmig gekrümmten Bereich 44 auf der Seite Y1 sowie ein durch Umfalten gebildetes Druckbeaufschlagungsstück 45 auf. Das Druckbeaufschlagungsstück 45 ist im Wesentlichen eben und verläuft in der Richtung Y2.
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Das Druckbeaufschlagungsstück 45 der Blattfeder 40 besitzt an seinem Ende auf der Seite Y1 ein Paar Abstützöffnungen 48a und 48a, die in der Richtung Z1-Z2 voneinander beabstandet und offen sind, und an seinem Ende auf der Seite Y2 ein Paar Abstützöffnungen 48b und 48b, die in der Richtung Z1-Z2 voneinander beabstandet und offen sind. Ferner ist das Druckbeaufschlagungsstück 45 mit einer länglichen Aussparung 45a in seinem zentralen Bereich versehen, und ein zungenförmiges Hilfsdruckbeaufschlagungsstück 49 ragt in integraler Weise von dem Druckbeaufschlagungsstück 45 in die Aussparung 45a, wobei sich das Hilfsdruckbeaufschlagungsstück in Richtung auf die Seite Y2 erstreckt. Wie in den 3 und 5 gezeigt ist, ist das Hilfsdruckbeaufschlagungsstück 49 derart verformt, dass es gegenüber dem Druckbeaufschlagungsstück 45 geringfügig zur Seite X1 hin vorsteht.
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Wie in 2 gezeigt ist, werden nach dem Anbringen des Magneten 30 in dem vertieften Haltebereich 24 des verschiebbaren Halters 20 die an dem rückwärtigen Bereich des verschiebbaren Halters 20 ausgebildeten Positioniervorsprünge 26a und 26a in die Abstützöffnungen 48a und 48a eingesetzt, die zu dem Druckbeaufschlagungsstück 45 hin offen sind, und die Positioniervorsprünge 26b und 26b werden in die Abstützöffnungen 48b und 48b eingesetzt. Die in der Richtung X2 von dem Druckbeaufschlagungsstück 45 der Blattfeder 40 vorstehenden Positioniervorsprünge 26a, 26a, 26b und 26b werden angeschmolzen und breitgedrückt, so dass die Positioniervorsprünge in den Öffnungen festgelegt sind.
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Mit der Breitdrück-Fixierung sind das Druckbeaufschlagungsstück 45 und die rückwärtige Oberfläche 25 des verschiebbaren Halters 20 eng aneinander befestigt, so dass der verschiebbare Halter 20, der Magnet 30 und die Blattfeder 40 unter Bildung einer Teileanordnung in integraler Weise zusammengebaut sind. In der Teileanordnung drückt das an dem Druckbeaufschlagungsstück 45 ausgebildete Hilfsdruckbeaufschlagungsstück 49 in der Richtung X1 direkt gegen die rückwärtige Oberfläche 35 des Magneten 30, so dass die Anlagebereiche 34a und 34a des Magneten 30 durch die Druckbeaufschlagungskraft gegen die Positionierbereiche 27a, 27a, 27b und 27b des verschiebbaren Halters 20 gedrückt sind. Als Ergebnis hiervon ist der Magnet 30 in dem verschiebbaren Halter 20 derart gehalten, dass der Magnet 30 in der Richtung X1-X2 nicht klappert.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, ist das Fixierstück 41 der Blattfeder 40 auf der Seite Y2 mit einem Klemmstück 46 und auf der Seite Y1 mit einem Klemmstück 47 versehen. Das Klemmstück 46 kann in der Richtung X1 rechtwinklig umgebogen sein, während das Klemmstück 47 unter Bildung eines U-förmigen Bereichs gebogen sein kann, der sich in der Richtung Y1 in elastischer Weise verformen lässt.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der bewegliche Teil 12b mit Passflächen 12c und 12d ausgebildet, die zur Seite X1 weisen. Die Passflächen 12c und 12d sind in der Richtung Y1-Y2 voneinander beabstandet sowie in der gleichen Ebene parallel zu der Ebene Y-Z angeordnet. Eine Klemmerhebung 12e ist in integraler Weise zwischen der Passfläche 12c und der Passfläche 12d ausgebildet und steht in der Richtung X1 vor.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist nach dem Anbringen der Blattfeder 40 an dem verschiebbaren Halter 20 das Fixierstück 41 der Blattfeder 40 eng anliegend an den Passflächen 12c und 12d des beweglichen Teils 12 angebracht, wie dies in 1 gezeigt ist. Dabei wird die Klemmerhebung 12e in der Richtung Y1-Y2 zwischen dem Klemmstück 46 und dem Klemmstück 47 eingeklemmt. Da das Klemmstück 47 in elastischer Weise verformt werden kann, wird die Klemmerhebung 12e formschlüssig eingeklemmt und in der Richtung Y1-Y2 ohne Klappern zwischen dem Klemmstück 46 und dem Klemmstück 47 eingeklemmt. Die Blattfeder 40 ist in der Richtung X1-X2 in Bezug auf den beweglichen Teil 12b angeordnet, da das Fixierstück 41 in enge Berührung mit den Passflächen 12c und 12d gelangt. Ferner wird die Blattfeder 40 in der Richtung Y1-Y2 durch das Einklemmen der Klemmerhebung 12e unter Verwendung der Klemmstücke 46 und 47 positioniert. Obwohl es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ist der bewegliche Teil 12b ferner mit einem Positioniermechanismus zum Positionieren des Fixierstücks 41 der Blattfeder 40 in der Richtung Z1-Z2 versehen.
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Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden nach dem Anbringen des verschiebbaren Halters 20 und der Blattfeder 40 an dem beweglichen Teil 12b der bewegliche Teil 12b und der Schaft 12a in dem Zylinder 11a des in 1 gezeigten Gehäuses 11 angebracht. Einander gegenüberliegende Anschläge 51 und 51 ragen von dem beweglichen Teil 12b weg und sind von dem rückwärtigen Bereich des Druckbeaufschlagungsstücks 45 der Blattfeder 40 beabstandet, wobei die einander gegenüberliegenden Anschläge in der Richtung Y1-Y2 voneinander beabstandet sind. Obwohl das Druckbeaufschlagungsstück 45 der Blattfeder 40 in die Richtung X2 gedrückt wird, wenn der bewegliche Teil 12d in den Zylinder 11a eingebaut wird, gelangt somit das Druckbeaufschlagungsstück 45 in Kontakt mit den Anschlägen 51 und 51, so dass das Aufbringen einer übermäßigen Verformungsbelastung auf die Blattfeder 40 verhindert ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist in dem Zustand, in dem die Verlagerungserfassungsvorrichtung 10 zusammengebaut ist, die Blattfeder 40 in einem gewissen Ausmaß in der Richtung X2 zusammengedrückt, und die Schienenflächen 21 und 21 des verschiebbaren Halters 20 sind durch die elastische Rückstellkraft der Blattfeder 40, die in der Richtung X1 wirkt, gegen die Führungsfläche 14 in dem Zylinder 11a gedrückt.
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Wenn das Druckbeaufschlagungsstück 45 der Blattfeder 40 mit Druck beaufschlagt und unter Kompression in der Richtung X2 verformt wird, wie dies in 5 gezeigt ist, wird Federmoment M1 an dem ersten Krümmungsbereich 42 erzeugt, so dass das Zwischenstück 43 im Uhrzeigersinn reagiert, während Federmoment M2 an dem zweiten Krümmungsbereich 44 erzeugt wird, so dass das Druckbeaufschlagungsstück 45 im Gegenuhrzeigersinn reagiert. Damit das Federmoment M1 und das Federmoment M2, die zueinander entgegengesetzt sind, auf den verschiebbaren Halter 20 einwirken können, wird der verschiebbare Halter 20 ohne große Druckabweichung gegen die Führungsfläche 14 gedrückt. Aus diesem Grund kann in beiden Fällen, in denen der verschiebbare Halter 20 auf der Führungsfläche 14 in der Richtung Y1 verschoben wird und der verschiebbare Halter 20 auf der Führungsfläche 14 in der Richtung Y2 verschoben wird, der verschiebbare Halter 20 ruhig und problemlos auf der Führungsfläche 14 verschoben werden, so dass das Auftreten von Klappern aufgrund eines geneigten verschiebbaren Halters 20 verhindert wird.
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Ferner ist in dem in 1 gezeigten montierten Zustand das Fixierstück 41 der Blattfeder 40 in ebener Ausrichtung mit dem Druckbeaufschlagungsstück 45 angeordnet. Ferner sind das Fixierstück 41 und das Druckbeaufschlagungsstück 45 in ebener Ausrichtung mit der Führungsfläche 14 in dem Zylinder 11a angeordnet. Da das Druckbeaufschlagungsstück 45 und das Fixierstück 41 in ebener Ausrichtung mit der Führungsfläche 14 angeordnet sind, lässt sich verhindern, dass die Kräfteverteilung der Druckbeaufschlagungskraft, die in der Richtung X1 auf den verschiebbaren Halter 20 wirkt, zu einem großen Teil in der Richtung Y vorgespannt wird, wenn der verschiebbare Halter 20 in der Richtung Y1 und in der Richtung Y2 verschoben wird.
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Der erste Abstützbereich 25a, der an der rückwärtigen Oberfläche des verschiebbaren Halters 20 auf der rückwärtigen Seite Y1 ausgebildet ist, ist in der Nähe des zweiten Krümmungsbereichs 44 der Blattfeder 40 auf der Seite X1 angeordnet, und der zweite Abstützbereich 25b des verschiebbaren Halters 20 auf der Seite Y2 ist gegenüber in der Nähe des ersten Krümmungsbereichs 42 der Blattfeder 40 auf der Seite X2 angeordnet. Aus diesem Grund wirkt die elastische Rückstellkraft des ersten Krümmungsbereichs 42 der Blattfeder 40 auf den zweiten Abstützbereich 25b, der an dem rückwärtigen Bereich des verschiebbaren Halters 20 ausgebildet ist, oder wirkt um den zweiten Abstützbereich 25b herum in der Richtung X1. Die elastische Rückstellkraft des zweiten Krümmungsbereichs 44 wirkt auf den ersten Abstützbereich 25a des verschiebbaren Halters 20 oder wirkt um den ersten Abstützbereich 25 herum in der Richtung X1. Da das Gewicht in der Richtung X1 auf den ersten Abstützbereich 25a und den zweiten Abstützbereich 25b des verschiebbaren Halters 20 wirkt, die in der Richtung Y1-Y2 voneinander beabstandet sind, lässt sich der verschiebbare Halter 20 in einfacher Weise in den beiden Richtungen Y1 und Y2 entlang der Führungsfläche 14 verschieben, ohne dass es zu einem Neigen des Halters kommt.
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Ferner wird auch das Paar der Schienenflächen 21 und 21, die sich in der Richtung Y1-Y2 erstrecken, entlang der Führungsfläche 14 verschoben, so dass der verschiebbare Halter 20 den Reibungswiderstand während des Verschiebevorgangs vermindern kann.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist der Magnet 30 derart magnetisiert, dass der Magnetpol der oberen Endfläche 31 entgegengesetzt zu dem Magnetpol der unteren Endfläche 32 ist. Aus diesem Grund ist eine Vektorkomponente des Magnetflusses Φ in der Richtung X1 vor dem oberen Endbereich 33a der gegenüberliegenden Fläche 33 groß, ist eine Vektorkomponente des Magnetflusses Φ in der Richtung X2 vor dem unteren Endbereich 33b groß und ist eine Vektorkomponente des Magnetflusses Φ parallel zu der Richtung X1 oder X2 an dem zentralen Bereich 33c auf ein Minimum reduziert. Wenn der Magnet 30 zusammen mit dem beweglichen Teil 12 in der Richtung Y1-Y2 bewegt wird, stellt der Magnetdetektor 16 die Größenänderung der Vektorkomponente des Magnetflusses Φ in der Richtung X1 sowie der Vektorkomponente des Magnetflusses Φ in der Richtung X2 fest, um dadurch die verlagerten Positionen des beweglichen Teils 12b und des Magneten 30 zu erfassen.
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Bei einem derartigen Detektionsverfahren ist es erforderlich, den Magneten 30 in stabiler Weise ruhig zu bewegen, ohne dass sich dieser in der Richtung Y1-Y2 neigt, wobei ferner die gleiche Beabstandung zwischen dem Magneten 30 und der Führungsfläche 14 in konstanter Weise aufrechterhalten bleibt. Die Verlagerungserfassungsvorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung kann den verschiebbaren Halter 20 in stabiler Weise entlang der Führungsfläche 14 verschieben, und zwar unter Verwendung der Blattfeder 40 mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung, wobei der Magnet 30 durch das an der Blattfeder 40 vorgesehene Hilfsdruckbeaufschlagungsstück 49 in der Richtung X1 in dem verschiebbaren Halter 20 mit Druck beaufschlagt und positioniert wird. Als Ergebnis hiervon wird bei der Verschiebung des verschiebbaren Halters 20 in der Richtung Y1-Y2 die relative Beabstandung zwischen der gegenüberliegenden Fläche 33 des Magneten 30 und dem Magnetdetektor 16 in konstanter Weise auf einem Vorgabewert gehalten.
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Wenn die gegenüberliegende Fläche 33 des Magneten 30 derart vorgesehen ist, dass ein maximales Vorstehen des zentralen Bereichs 33c mit einer gekrümmten Formgebung in der Richtung X1 vorhanden ist, ändert sich die auf den Magnetdetektor 16 wirkende Magnetflussdichte in der Richtung X1-X2 entlang der verlagerten Distanz, wobei dies als nahezu lineare Funktion in Erscheinung tritt, wenn der Magnet 30 in der Richtung Y1-Y2 linear bewegt wird. Aus diesem Grund kann ein Verlagerungsbetrag des beweglichen Teils 12b, d. h. die Winkelposition des Steuerventils 1 durch den Detektionsausgang des Magnetdetektors 16 in linearer Weise festgestellt werden.
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Obwohl die gegenüberliegende Fläche 33 des Magneten 30 eine vorstehende gekrümmte Oberfläche aufweist, kann aufgrund der Ausbildung der Öffnung 23 in dem Bereich des verschiebbaren Halters 20, der der den zentralen Bereich 33c enthaltenden zentralen Region gegenüberliegt, der zentrale Bereich 33c der gegenüberliegenden Fläche 33 sich an die gegenüberliegende Fläche 14 annähern, ohne an der Führungsfläche 14 in Anlage zu gelangen. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, die Detektionsempfindlichkeit für Magnetfeldstreuung durch den Magnetdetektor 16 zu verbessern.
