DE102019200581A1 - Sensoreinheit - Google Patents
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- B60T8/3255—Systems in which the braking action is dependent on brake pedal data
Abstract
Eine Sensoreinheit, die eine Tretbetätigung eines Fußpedals mit großer Genauigkeit erfassen kann, ist ohne eine Erhöhung der Kosten konfiguriert. Die Einheit weist ein Linearbewegungselement 2, auf das eine bogenförmige Bewegung während einer Tretbetätigung eines Fußpedals 1, das in einem Fahrzeugfahrgastraum CR angeordnet ist, übertragen und durch einen Umwandlungsmechanismus A in eine Linearbewegung umgewandelt wird, und einen Erfassungsabschnitt 3 auf, der die Linearbewegung des Linearbewegungselements 2 innerhalb des Fahrzeugfahrgastraums CR erfasst.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit, die zur Erfassung einer Pedalbetätigung als elektrisches Signal konfiguriert ist.
- HINTERGRUNDDISKUSSION
- Als eine wie oben konfigurierte Sensoreinheit zeigt die ungeprüfte
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-98289 JP2015-98289A - Die in der
JP2015-98289A - Die ungeprüfte
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2015-107749 JP2015-107749A - In der
JP2015-107749A - ZUSAMMENFASSUNG
- Als ein Beispiel eines Fußpedals, das in einem Fahrzeug, z.B. einem Automobil, vorgesehen ist, kann ein Bremspedal dienen. In diesem Zusammenhang kann gemäß der in
JP2015-98289A JP2015-107749A - Weil der Hauptzylinder jedoch so konfiguriert ist, dass er durch den in ihm montierten Kolben Druck auf Bremsflüssigkeit ausübt, ist ein Gehäuse für diesen Hauptzylinder aus einem Werkstoff, z.B. Gusseisen, hergestellt, um dem Druck standzuhalten, wobei auch für den Kolben ein Metallwerkstoff verwendet wird.
- Des Weiteren ist es im Fall der Bildung eines Hubsensors aus einer Kombination eines Permanentmagneten und eines Magnetsensors, z.B. eines Hallelements (-sensors) möglich, kontaktlos eine vorgegebene Genauigkeit zu erhalten. Im Fall einer Anordnung, z.B. wenn der Magnetsensor, z.B. ein Hallelement, außerhalb des Hauptzylinders angebracht ist und der Permanentmagnet an einem beweglichen Abschnitt, z.B. einem Kolben, angebracht ist, würde der große Abstand zwischen dem Permanentmagnet und dem Magnetsensor zu einer Verschlechterung der Erfassungsgenauigkeit führen.
- Insbesondere wenn das Gehäuse für den Hauptzylinder aus Eisenwerkstoff hergestellt ist, kann der Magnetfluss vom Permanentmagnet leicht auf das Gehäuse des Hauptzylinders übergehen, wodurch die Erfassungsgenauigkeit verschlechtert wird. Des Weiteren würde z.B. bei einer Anordnung, bei der die Sensoreinheit in der Umgebung des Kolbens angeordnet ist, eine verbesserte Abdichtung nötig, um eine Leckage von Bremsflüssigkeit vom Kolben zu verhindern.
- Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wäre es denkbar, einen teuren Permanentmagneten mit einer hohen magnetischen Flussdichte oder im Gehäuse einen nichtmagnetischen Werkstoff für den Hauptzylinder zu verwenden. Dadurch würden jedoch die Kosten steigen.
- Aus den oben genannten Gründen besteht die Notwendigkeit, eine Sensoreinheit bereitzustellen, die eine Tretbetätigung eines Fußpedals mit großer Genauigkeit und ohne eine Erhöhung der Kosten erfassen kann.
- Gemäß einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung weist eine Sensoreinheit auf:
- ein Linearbewegungselement, auf das eine bogenförmige Bewegung während einer Tretbetätigung eines Fußpedals, das in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs angeordnet ist, übertragen und durch einen Umwandlungsmechanismus in eine Linearbewegung umgewandelt wird; und einen Erfassungsabschnitt, der die Linearbewegung des Linearbewegungselements innerhalb des Fahrzeugfahrgastraums erfasst.
- Wenn das Fußpedal getreten wird, kann mit diesem kennzeichnenden Merkmal eine bogenförmige Bewegung, die der Fußpedalbetätigung zugehörig ist, durch den Umwandlungsmechanismus in eine Linearbewegung umgewandelt werden, so dass das Linearbewegungselement eine Linearbewegung durchführt. Die Linearbewegung des Linearbewegungselements wird durch den innerhalb des Fahrzeugfahrgastraums angeordneten Erfassungsabschnitt erfasst. Verglichen mit einer Anordnung zur Erfassung einer Verschiebung eines Elements, das eine Nichtlinearbewegungskomponente aufweist, ist eine Erfassungsgenauigkeit des Verschiebungsbetrags verbessert. Des Weiteren ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Erfassungsabschnitt innerhalb des Fahrzeugfahrgastraums vorgesehen. Verglichen mit einer Anordnung zur Erfassung einer Bewegung eines Kolbens eines Hauptzylinders eines Fahrzeugbremssystems, kann daher der Erfassungsabschnitt zur Erfassung einer Relativbewegung zwischen dem Linearbewegungselement und einem stationären Element konfiguriert sein, so dass auch die Wartung vereinfacht wird.
- Des Weiteren ist es bei einer Anordnung, die einen Erfassungsabschnitt zur Erfassung einer Bewegung eines Kolbens eines Hauptzylinders hat, notwendig, die Abdichtung des Kolbens zu berücksichtigen. Wenn das Gehäuse des Hauptzylinders aus einem magnetischen Werkstoff gebildet ist und ein Magnetsensor als Erfassungsabschnitt verwendet wird, ist es notwendig, die Verwendung eines Permanentmagneten zu erwägen, der eine große Magnetflussdichte hat. Andererseits ist es bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung nicht notwendig, eine solche Abdichtung des Linearbewegungselements zu berücksichtigen. Daher besteht auch bei Verwendung eines Magnetsensors keine Notwendigkeit, einen Permanentmagnet zu verwenden, der eine große Magnetflussdichte hat. Dementsprechend ist es möglich, eine Sensoreinheit zu konfigurieren, die eine Tretbetätigung eines Fußpedals mit großer Genauigkeit erfassen kann, ohne die Kosten zu erhöhen.
- Gemäß einem weiteren kennzeichnenden Merkmal weist der Umwandlungsmechanismus ein Stangenelement auf, wobei ein Ende des Stangenelements am Fußpedal gestützt ist und das andere Ende des Stangenelements so konfiguriert ist, dass es eine Druckkraft auf einen Endabschnitt des Linearbewegungselements ausübt; ist das Linearbewegungselement durch ein Führungselement, das im Fahrzeugfahrgastraum angeordnet ist, so gestützt, dass es die Linearbewegung ausführen kann; und weist der Erfassungsabschnitt einen Permanentmagnet auf, der an einem aus dem Führungselement und dem Linearbewegungselement vorgesehen ist, und einen Magnetsensor aufweist, der am anderen aus dem Führungselement und dem Linearbewegungselement vorgesehen ist.
- Mit der oben beschriebenen Anordnung kann die Konfiguration des Umwandlungsmechanismus einfach sein, weil der Umwandlungsmechanismus ein Stangenelement aufweist. Da das Linearbewegungselement an einem Führungselement gestützt ist, das innerhalb des Fahrzeugfahrgastraums vorgesehen ist, und der Erfassungsabschnitt durch Anordnung eines Permanentmagneten und eines Magnetsensors dergestalt, dass er eine Relativbewegung zwischen dem Führungselement und dem Linearbewegungselement erfassen kann, kann des Weiteren die Konfiguration und Herstellung des Erfassungsabschnitts einfach sein.
- Figurenliste
- Die zuvor genannten und zusätzlichen Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen deutlicher, wobei:
-
1 eine Seitenansicht einer Sensoreinheit ist, -
2 eine Schnittansicht der Sensoreinheit ist, und -
3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Erfassungsabschnitts ist. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Als nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
- [Grundkonfiguration]
- Wie in
1 und2 gezeigt, weist eine Sensoreinheit S ein Linearbewegungselement2 , das während einer Tretbetätigung eines Fußpedals1 eine Linearbewegung ausführt, und einen Erfassungsabschnitt3 zur Erfassung eines Verschiebebetrags des Linearbewegungselements2 auf. Die SensoreinheitS ist so konfiguriert, dass eine bogenförmige Bewegung eines Fußpedalbetätigungssystems, die einer Betätigung des Fußpedals beim Drauftreten zugeordnet ist, durch einen UmwandlungsmechanismusA in eine Linearbewegung umgewandelt wird und auf das Linearbewegungselement2 übertragen wird, wobei das Linearbewegungselement2 entlang einer AchseX linear bewegt wird. - In den gleichen Zeichnungen ist ein Bremssystem gezeigt, das in einem Fahrzeug, z.B. einem Automobil, angebracht ist. In diesem Bremssystem wird ein Aktivierungsbetrag des Linearbewegungselements
2 während der Tretbetätigung des Bremsfußpedals1 durch den Erfassungsabschnitt3 elektrisch erfasst und ein resultierendes Erfassungssignal vom Erfassungsabschnitt3 über eine Erfassungsleitung5 durch eine Steuereinheit6 erhalten, wobei eine von der Steuereinheit6 benötigte Bremskraft eingestellt wird. Da die Steuereinheit6 einen Aktuator Ba jeder BremsvorrichtungB über eine Ausgangsleitung7 steuert, um die eingestellte Bremskraft zu erhalten, wird durch eine dem Tretbetrag entsprechende Bremskraft eine Bremssteuerung realisiert. - Da das Bremssystem die Bremsvorrichtung
B durch eine elektrische Steuerung steuert, benötigt es im Gegensatz zu einem System, das Bremsflüssigkeit verwendet, keine Rohre oder Bremsflüssigkeit, so dass die Einstellung von Bremszeitpunkten und Bremskräften einer Vielzahl von BremsvorrichtungenB einfach möglich ist. - Des Weiteren kann die Sensoreinheit
S alternativ verwendet werden, um einen Aktivierungsbetrag des Linearbewegungselements2 in einem Bremssystem zu erfassen, das so konfiguriert ist, dass eine Aktivierung des Linearbewegungselements2 auf einen Kolben eines Hauptzylinders übertragen wird und Bremsflüssigkeit vom Kolben zu den BremsvorrichtungenB geführt wird. - [Sensoreinheit]
- Wie in
1 gezeigt, ist ein Stützrahmen11 an einer Trennwand10 befestigt, die einen MotorraumER des Fahrzeugs und einen FahrzeugfahrgastraumCR , in dem ein (nicht gezeigter) Fahrersitz angeordnet ist, trennt. Am Stützrahmen11 ist ein Pedalarm13 über eine horizontal ausgerichtete Schwenkachse12 schwenkbar gestützt, wobei ein Fußpedal1 an dem Pedalarm13 vorgesehen ist. - An einem mittleren Abschnitt des Pedalarms
13 ist ein Gabelkopf14 über einen Gabelkopfbolzen14a gestützt, wobei eine Endseite (die rechte Seite in1 ) eines Stangenelements15 am Gabelkopf14 schwenkbar gestützt ist und die andere Endseite (die linke Seite in1 ) des Stangenelements15 über einen Druckaufnahmemechanismus16 mit einem Endabschnitt des Linearbewegungselements2 in Kontakt ist. - Das Stangenelement
15 bildet einen UmwandlungsmechanismusA , der so konfiguriert ist, dass er eine bogenförmige Bewegung des Pedalbetätigungssystems (insbesondere eine bogenförmige Bewegung des Pedalarms13 ), die einer Betätigung des Fußpedals1 zugeordnet ist, wenn das Fußpedal1 getreten wird, in eine lineare Druckbetätigungskraft durch das Stangenelement15 umwandelt. Um diese Umwandlung zu ermöglichen, ist ein Endabschnitt des Stangenelements15 über den Gabelkopf14 mit dem Pedalarm13 verbunden, wie oben beschrieben, und ein kugelartiger Abschnitt15a (siehe2 ), der am anderen Endabschnitt ausgebildet ist, ist in den Innenraum des Druckaufnahmemechanismus16 eingeführt. - Das Linearbewegungselement
2 ist linear beweglich innerhalb eines Führungselements17 untergebracht, das insgesamt rohrförmig ausgebildet und an einer Reaktionskrafteinheit18 gestützt ist. Des Weiteren hat das Führungselement17 eine zylindrische Innenumfangsfläche, die koaxial zur AchseX ist, und das Linearbewegungselement2 ist innerhalb des rohrförmigen Führungselements so untergebracht, dass es in Gleitkontakt mit der Innenumfangsfläche linear beweglich ist. - Die Reaktionskrafteinheit
18 ist in einem Bereich angeordnet, der sich vom FahrzeugfahrgastraumCR bis zum MotorraumER erstreckt. Die Reaktionskrafteinheit18 weist einen Flanschabschnitt18a auf, der mit der Trennwand zu verbinden ist, und nimmt ein Aktivierungselement18b , an dem das Innenende (die linke Seite in1 ) des Linearbewegungselements2 in Kontakt ist, und eine Feder, z.B. eine Druckschraubenfeder oder dergleichen, zum Aufbringen einer Reaktionskraft auf das Aktivierungselement18b auf. - Wenn sich der Flanschabschnitt
18a der Reaktionseinheit18 und ein Basisendabschnitt11a des Stützrahmens11 überdecken, werden die Elemente über Verbindungsschrauben an der Trennwand10 befestigt. - Das Führungselement
17 bildet an seinem zur Reaktionskrafteinheit18 benachbarten Ende einstückig ein Flanschelement17a aus und ist über Befestigungsschrauben20 an der Reaktionskrafteinheit18 befestigt, wobei der Flanschabschnitt17a mit einer Außenfläche des Flanschabschnitts18a der Reaktionskrafteinheit18 in Kontakt ist. - Wie in
2 und3 gezeigt, ist der Außenendabschnitt (die rechte Seite in2 ) des Linearbewegungselements über einen Gewindeeingriff am Druckaufnahmemechanismus16 befestigt. Der Druckaufnahmemechanismus16 definiert einen zur AchseX koaxialen Aussparungsabschnitt, wobei der am Endabschnitt des Stangenelements15 ausgebildete kugelartige Abschnitt15a in den Aussparungsabschnitt eingesetzt ist. - Als Werkstoff zur Ausbildung des Führungselements
17 wird ein nichtmagnetischer Werkstoff, ein technischer Kunststoff oder dergleichen verwendet, und an seiner Oberseite ist ein Erfassungsgehäuse25 gestützt, das den Erfassungsabschnitt3 bildet. Auf der unteren Seite des Erfassungsgehäuses25 ist eine Erfassungsleiterplatte26 vorgesehen. Die Erfassungsleiterplatte26 weist ein Hall-IC27 (ein Beispiel eines „Magnetsensors“), das Hallelemente hat, auf. Des Weiteren sind am Außenumfang des Linearbewegungselements2 ringförmige Permanentmagneten28 entlang der AchseX nebeneinander angeordnet. - Des Weiteren ist möglich, als technisches Plastik Polyacetal, Polyamid, Polycarbonat etc. zu verwenden. Das Erfassungsgehäuse
25 ist aus einem isolierenden Harz gebildet. - [Erfassungsmodi im Erfassungsabschnitt]
- Gemäß der Konfiguration wird die eine Endseite des Stangenelements
15 , das den UmwandlungsmechanismusA bildet, relativ um den Gabelkopfbolzen14a des Gabelkopfs14 geschwenkt, wenn das Fußpedal1 getreten wird. Des Weiteren wird der kugelartige Abschnitt15a , der auf der anderen Endseite des Stangenelements15 vorgesehen ist, innerhalb des Aussparungsabschnitts des Druckaufnahmemechanismus16 relativ geschwenkt. Dadurch wird die bogenförmige Bewegung des Fußpedals1 durch das Stangenelement15 in eine Linearbewegung umgewandelt. Im Ergebnis führt das Linearbewegungselement2 eine Linearbewegung durch. - Der Erfassungsabschnitt
3 weist den Hall-IC27 , der auf der Erfassungsleiterplatte26 angebracht ist, und das Paar von Permanentmagneten28 auf, die am Linearbewegungselement2 vorgesehen sind. Mit dieser Anordnung variiert im Erfassungsabschnitt3 die vom Paar der Permanentmagnete28 auf den Hall-IC27 wirkende magnetische Flussdichte gemäß einer Tretbetätigung des Fußpedals1 , wenn das Linearbewegungselement2 entlang der AchseX aktiviert wird. Basierend auf einer der obigen Variation entsprechenden Änderung eines durch den Hall-IC27 erfassten elektrischen Signals wird der Bewegungsbetrag mit hoher Genauigkeit erfasst. - [Funktion/Effekte der Ausführungsform]
- Wenn das Fußpedal
1 getreten wird, wird gemäß der Konfiguration eine bogenförmige Bewegung des Pedalbetätigungssystems durch den UmwandlungsmechanismusA in eine Linearbewegung umgewandelt und auf das Linearbewegungselement2 übertragen, so dass das Linearbewegungselement2 eine Linearbewegung durchführt. Da die Linearbewegung durch den Erfassungsabschnitt3 erfasst wird, ist die Erfassungsgenauigkeit des Verschiebebetrags verglichen mit einer Anordnung, in der eine Verschiebung eines Elements erfasst wird, das eine Nichtlinearbewegungskomponente aufweist, verbessert. - Da der Erfassungsabschnitt
3 im FahrzeugfahrgastraumCR vorgesehen ist, ist es z.B. verglichen mit einer Anordnung zur Erfassung einer Bewegung eines Kolbens eines Hauptzylinders eines Bremssystems eines Fahrzeugs möglich, den Erfassungsabschnitt3 so zu konfigurieren, dass er eine relative Bewegung zwischen dem Linearbewegungselement2 und einem stationären Element erfassen kann, ist mit der obigen Konfiguration die Konfiguration einfach und kann kompakt ausgebildet werden, wobei auch die Leitungslegung einfach ist, so dass auch die Wartungseignung verbessert ist. - Da der Erfassungsabschnitt
3 im FahrzeugfahrgastraumCR vorgesehen ist, ist mit der Konfiguration des Weiteren der Betrag der Temperaturabweichung kleiner als bei einer Anordnung des Erfassungsabschnitts3 im Motorraum ER, und die Wahrscheinlichkeit eines unbeabsichtigten Staubkontakts ist auch geringer. Des Weiteren kann durch die Unterdrückung des Einflusses der Umgebung ein Zustand beibehalten werden, der weniger wahrscheinlich zu Schäden führt. - Da der Umwandlungsmechanismus
A aus dem Stangenelement15 gebildet ist, ist die Konfiguration des UmwandlungsmechanismusA vereinfacht. Durch Stützung des linearen Bewegungselements2 am Führungselement17 , das im FahrzeugfahrgastraumCR angeordnet ist, und einer Anordnung der Permanentmagneten28 und des Magnetsensors dergestalt, dass eine Relativbewegung zwischen dem Führungselement17 und dem Linearbewegungselement2 erfasst werden kann, ist die Konfiguration des Erfassungsabschnitts3 vereinfacht und seine Herstellung ist einfach. - Wenn auf das Fußpedal
1 getreten wird, wird bei der Sensoreinheit S eine Reaktionskraft von der Reaktionskrafteinheit18 auf das Fußpedal1 ausgeübt. Dadurch kann eine Trittstrecke oder eine Trittkraft über das Betätigungsgefühl des Fahrers erfasst werden. Insbesondere ist es möglich, den Steuerungsmodus der Steuereinheit6 so einzustellen, dass während einer Tretbetätigung des Fußpedals1 die von der BremsvorrichtungB bereitgestellte Bremskraft umso größer ist, je größer die Betätigungsreaktionskraft ist. Mit der Einstellung eines solchen Steuerungsmodus ist es möglich zu bewirken, dass der Fahrer während einer Tretbetätigung des Fußpedals1 die Bremskraft erfühlt. - [Andere Ausführungsformen]
- Die Erfindung kann anstelle der vorgenannten Ausführungsform wie folgt konfiguriert sein (Merkmale, die die gleichen Funktionen wie in der vorgenannten Ausführungsform haben, sind mit gleichen Bezugszeichen/Zeichen wie in der vorgenannten Ausführungsform gekennzeichnet).
- (a) Der Magnetsensor ist nicht auf das Hallelement oder den Hall-IC
27 beschränkt, sondern kann stattdessen als Magnetwiderstandseffektelement oder Differentialtransformator etc. ausgebildet sein. Auch mit solchen alternativen Konfigurationen des Magnetsensors wird die Effektivität der SensoreinheitS nicht behindert. Des Weiteren kann der Erfassungsabschnitt3 so konfiguriert sein, dass der Magnetsensor im Linearbewegungslement2 vorgesehen ist und die Permanentmagneten28 in einem stationären System, z.B. dem Führungselement17 etc., vorgesehen sind. - (b) Der Umwandlungsmechanismus
A kann alternativ so konfiguriert sein, dass die bogenförmige Bewegung während einer Tretbetätigung des Fußpedals1 mittels eines Zahnrads, das sich gemäß einer Schwenkbewegung des Pedalarms13 während der Tretbetätigung des Fußpedals1 dreht, und einer mit dem Zahnrad im Eingriff befindlichen Zahnstange in eine Linearbewegung umgewandelt wird, oder kann so konfiguriert sein, dass eine Betätigungskraft des Fußpedals1 über Fluiddruck linear auf das Linearbewegungselement2 wirkt. - (c) Die Sensoreinheit
S kann nicht nur zum Betätigen der Fahrzeugbremse als Fußpedal1 verwendet werden, sondern kann als Kupplungspedal oder ein Pedal zur Realisierung anderer Steuerungen verwendet werden. Des Weiteren kann sie bei einem Fußpedal1 eines Bremssystems, das Bremsflüssigkeit verwendet, verwendet werden. - Die Erfindung kann bei einer Sensoreinheit verwendet werden, die eine Pedalbetätigung als ein elektrisches Signal erfasst.
- Bezugszeichenliste
-
- 1:
- Fußpedal
- 2:
- Linearbewegungselement
- 3:
- Erfassungsabschnitt
- 15:
- Stangenelement
- 17:
- Führungselement
- 27:
- Hall-IC (Magnetsensor)
- 28:
- Permanentmagnet
- A:
- Umwandlungsmechanismus
- CR:
- Fahrzeugfahrgastraum
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015098289 A [0002, 0003, 0006]
- JP 2015107749 [0004]
- JP 2015107749 A [0004, 0005, 0006]
Claims (2)
- Sensoreinheit (S), die aufweist: ein Linearbewegungselement (2), auf das eine bogenförmige Bewegung während einer Tretbetätigung eines Fußpedals (1), das in einem Fahrgastraum (CR) eines Fahrzeugs angeordnet ist, übertragen und durch einen Umwandlungsmechanismus (A) in eine Linearbewegung umgewandelt wird; und einen Erfassungsabschnitt (3), der die Linearbewegung des Linearbewegungselements (2) innerhalb des Fahrzeugfahrgastraums (CR) erfasst.
- Sensoreinheit (S) nach
Anspruch 1 , wobei: der Umwandlungsmechanismus (A) ein Stangenelement (15) aufweist, wobei ein Ende des Stangenelements (15) am Fußpedal (1) gestützt ist und das andere Ende des Stangenelements (15) so konfiguriert ist, dass es eine Druckkraft auf einen Endabschnitt des Linearbewegungselements (2) ausübt; das Linearbewegungselement (2) durch ein Führungselement (17), das im Fahrzeugfahrgastraum (CR) angeordnet ist, so gestützt ist, dass es die Linearbewegung ausführen kann; und der Erfassungsabschnitt (3) einen Permanentmagnet (28) aufweist, der an einem aus dem Führungselement (17) und dem Linearbewegungselement (2) vorgesehen ist, und einen Magnetsensor (27) aufweist, der am anderen aus dem Führungselement (17) und dem Linearbewegungselement (2) vorgesehen ist.
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