DE19738316A1

DE19738316A1 - Displacement meter for non-contact measuring linear positional alteration of rod

Info

Publication number: DE19738316A1
Application number: DE1997138316
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr Stumpe; Andreas Blose; Anton Dr Grabmaier
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1999-03-04

Abstract

Displacement meter for non-contact measuring linear positional alteration of rod has at least one pole shoe clamped extending in plane parallel to movement line or rod with magnetic sensitive element inserted in pole shoe opening. The displacement measuring unit has a rod (3) provided with at least one magnet (4) and the movement path of the rod is sensed using a magnetic field sensitive element (9). The of a magnet and rod is led longitudinally movable in the housing (1) of the displacement sensor (2). At least one pole shoe (5) extends in a plane, essentially parallel to the movement line of the rod. A magnetic sensitive element is inserted in an opening of the pole shoe (5) in such a manner, that at least one part of the flowing magnetic flux (L1, L2) flows through the pole shoe.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wegmesser zur berührungslosen Messung der Lageänderung einer Stange.The invention relates to a distance meter for contactless Measurement of the change in position of a rod.

Hierzu ist es bekannt, die Verschiebung eines oder mehrerer mit einer Stange gekoppelter Magnete gegenüber einem magnet empfindlichen Element zu messen. So ist es beispielsweise aus der DE-OS 29 45 895 bekannt, die Lage eines Zylinders da durch festzustellen, daß eine mit dem Zylinder gekoppelte magnetisierte Stange durch Hall-Elemente abgetastet wird. Die bei der Stange angewendete vielfache Magnetisierung mit einander entgegengesetzt magnetisierten Magneten und einer größeren Anzahl von messenden Hall-Elementen ist vergleichs weise aufwendig.For this purpose, it is known to shift one or more magnets coupled with a rod versus a magnet sensitive element. For example known from DE-OS 29 45 895, the position of a cylinder there by determining that one coupled to the cylinder magnetized rod is scanned by Hall elements. The multiple magnetization applied to the rod with oppositely magnetized magnets and one larger number of measuring Hall elements is comparative wise elaborate.

Demgegenüber wird die Lage eines Zylinders in der DE-OS 32 41 525 mit Hilfe von mehreren Dauermagneten gemessen, wel che in die Oberfläche einer Kolbenstange eingelassen sind.In contrast, the position of a cylinder in the DE-OS 32 41 525 measured with the help of several permanent magnets, wel are embedded in the surface of a piston rod.

Die Erfindung geht daher aus von einem Wegmesser der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Auf gabe der Erfindung ist es, einen derartigen Wegmesser sehr einfach aufzubauen, so daß er bei vergleichsweise hoher Emp findlichkeit eine gegenüber der Lageänderung sich weitgehend linear ändernde Meßspannung abgibt. The invention is therefore based on a odometer genus resulting from the preamble of claim 1. On The invention is to provide such a odometer easy to set up so that it is at a comparatively high emp sensitivity to the change in position largely outputs linearly changing measuring voltage.

Die Erfindung wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, den sich bewe genden Magneten einen Polschuh gegenüberzustellen, der den von dem Magneten ausgehenden Magnetfluß über eine größere Strecke führt um gleichzeitig in den Polschuh selbst ein magnetfeldempfindliches Element einzusetzen. Dieses Element wird dabei derart eingesetzt, daß es zum Einen möglichst gut durch den in dem Polschuh geführten Magnetfluß durchdrungen wird. Andererseits muß die Lage des magnetfeldempfindlichen Elements derart gewählt sein, daß die Änderung des das Ele ment durchdringenden Flusses sich weitgehend linear mit der Lageänderung des Magneten gegenüber dem Polschuh ändert.The invention is characterized by the Part of claim 1 resulting combination of features solved. In principle, the invention therefore consists in that opposing magnets a pole piece that the magnetic flux emanating from the magnet over a larger one The route leads at the same time into the pole piece itself use magnetic field sensitive element. This element is used in such a way that it is as good as possible on the one hand penetrated by the magnetic flux guided in the pole piece becomes. On the other hand, the position of the magnetic field sensitive Elements be chosen such that the change in the Ele penetrating flow is largely linear with the Change in position of the magnet relative to the pole piece changes.

Der Aufbau des Sensors läßt sich durch Anwendung der Merkma le nach Anspruch 2 vereinfachen. Das heißt, es kann genügen, nur einen einzigen Magneten zu verwenden, der zudem noch durchgehend gleichsinnig quer zur Bewegungsrichtung der Stange magnetisiert ist. Derartige Magnete lassen sich ver gleichsweise einfach herstellen und sind vielfach im Handel erhältlich.The structure of the sensor can be applied using the Merkma simplify le according to claim 2. That means it can be enough to use only a single magnet, which also consistently in the same direction across the direction of movement of the Rod is magnetized. Such magnets can be ver equally easy to manufacture and are widely available in stores available.

Für die Auswahl der Art eines magnetfeldempfindlichen Ele mentes sowie dessen Lage innerhalb des Polschuhs empfiehlt sich die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 3. Danach wird der erste Polschuh aufgeschnitten und im Bereich der Grenzflächen der Schnittstelle ein Hall-Element angeordnet. Die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Wegemessers läßt sich noch erhöhen durch die Anwendung der Merkmalskombina tion nach Anspruch 4. Hierdurch wird der durch das Hall-Ele ment zu leitende Fluß noch besser geführt, indem der durch den Magneten erzeugte Magnetfluß an den Enden eines der bei den Polschuhe austritt und an den gegenüberliegenden Enden wieder eintritt, soweit nicht der Magnetfluß bei asymmetri scher Lage des Magneten nicht zum Teil auch über die ein ander zugewandten Seitenflächen der Polschuhe strömt. Eine derartige Konstruktion ist auch weniger störanfällig, da die Polschuhe den Wegemesser gleichzeitig auch noch gegen äußere Strahlung abschirmen.For the selection of the type of a magnetic field sensitive Ele mentes and its location within the pole piece the use of the features according to claim 3 the first pole piece is cut open and in the area of the Interfaces of the interface arranged a Hall element. The sensitivity of the odometer according to the invention can be increase even further through the use of the combination of features tion according to claim 4. This is the Hall-Ele flow to be conducted even better by the through Magnetic flux generated at the ends of one of the magnets emerges from the pole pieces and at the opposite ends occurs again, unless the magnetic flux at asymmetric shear position of the magnet not partly over the one flows on the facing side surfaces of the pole shoes. A such a construction is also less prone to failure, since the Pole shoes also measure the path knife against external ones Shield radiation.

Um den Magnetfluß besonders effektiv über das magnetfeld empfindliche Element zu führen, empfiehlt sich in Weiter bildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 5. Dabei soll verhindert werden, daß der Magnetfluß mög lichst nur in der gewünschten Durchströmungsrichtung das Hall-Element durchdringt, nicht aber hierzu senkrecht durch direkt aus dem Magneten austretende Feldlinien, die direkt in das Hall-Element eindringen.To make the magnetic flux particularly effective through the magnetic field It is advisable to carry sensitive elements in Next education of the invention, the combination of features according to claim 5. It is to be prevented that the magnetic flux is possible only in the desired direction of flow Hall element penetrates, but not vertically field lines emerging directly from the magnet, the direct penetrate the Hall element.

Um den Fluß noch besser zu führen, kann sich eine Konstruk tion gemäß den Merkmalen nach Anspruch 6 empfehlen. Danach werden die Polschuhe durch einen angefügten magnetisch lei tenden Quersteg zu einer U-Form miteinander verbunden, wo durch der Magnetfluß noch besser geführt wird. Selbstver ständlich können die beiden Polschuhe einschließlich des Querstegs einstückig ausgeführt sein, so daß sich wirkungs mäßig ein einziges U-förmiges Polstück ergibt. Da in dieser Form der Polschuh aber nicht mehr in Längsrichtung symme trisch ist, wird auch der Magnet etwas anders aufgebaut, indem er aus zwei entgegengesetzt magnetisierten Teilstücken besteht. Da der Polschuh quer zur Bewegungsbahn des Magneten verläuft, führt der Magnet bei der Längsbewegung der Stange eine relativ zu dem Polstück querverlaufende Bewegung durch, wodurch sich über die Bewegungslänge des Magneten die Durch strömung innerhalb des Polschuhs linear von einem in eine erste Richtung verlaufenden Maximum zu einem in eine zweite Richtung verlaufenden Maximum ändert. Für die optimale Wir kungsweise des erfindungsgemäßen Wegmessers ist wichtig, daß die Größe des vorgesehenen Luftspalts eingehalten wird und diese sich auch nicht bei schlagartigen Bewegungen des Ge häuses verschiebt. Um also den Magneten sicher innerhalb des Gehäuses zu führen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Er findung die Merkmalskombination nach Anspruch 7. Dabei wird eine preiswerte Halterung für den in der Regel stabförmigen Magneten dadurch geschaffen, daß dieser in ein Kunststoff gehäuse mit seitlichem Führungslappen eingebettet bzw. die ses Gehäuse um den Magneten angespritzt wird. Durch den Spritzvorgang läßt sich gleichzeitig auch noch eine Verbin dung zwischen dem Magneten und der Stange selbst schaffen, wodurch sich wiederum eine preiswerte unlösbare Verbindung ergibt.To lead the river even better, a construct tion according to the features of claim 6 recommend. After that the pole shoes are magnetically attached by an attached tend crossbar connected to a U-shape where is guided even better by the magnetic flux. Self ver the two pole pieces including the Crossbar be made in one piece, so that effective moderately results in a single U-shaped pole piece. Because in this Shape of the pole piece but no longer symme in the longitudinal direction trical, the magnet is also set up a little differently, by being made up of two oppositely magnetized sections consists. Because the pole piece is perpendicular to the path of movement of the magnet runs, the magnet guides the longitudinal movement of the rod a movement transverse to the pole piece, whereby the through over the length of movement of the magnet flow within the pole piece linear from one to one first direction maximum to one in a second Direction maximum changes. For the optimal we way of the odometer according to the invention is important that the size of the intended air gap is maintained and this also does not occur with sudden movements of the Ge moves house. So to keep the magnet safe within the Leading housing is recommended in advanced training of the Er finding the combination of features according to claim 7 an inexpensive bracket for the usually rod-shaped Magnets created in that this in a plastic housing embedded with side guide tab or the housing is molded around the magnet. By the Spraying can also be a connection at the same time create between the magnet and the rod itself, which in turn creates an inexpensive, unsolvable connection results.

Die seitlichen Führungsvorsprünge oder Lappen können in zu geordneten Führungsnuten in dem Gehäuse geführt werden. Es ist aber auch selbstverständlich eine umgekehrte Führung denkbar, indem das Kunststoffgehäuse des Magneten Führungs nuten besitzt, in die entsprechende Vorsprünge aus der Ge häuseinnenwand hineinragen.The side guide projections or tabs can be in too orderly guide grooves are guided in the housing. It is, of course, a reverse tour conceivable by guiding the plastic housing of the magnet has grooves in the corresponding projections from the Ge protrude into the interior wall of the house.

Vielfach ist es erwünscht, die Lageänderung eines parallel gegenüber der Stange verschiebbaren Körpers mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wegemessers zu messen. Hierzu wird der Wegemesser gegenüber dem Körper fixiert, so daß die Stange des Wegemessers bei der Bewegung des Körpers mit diesem par allel verschoben wird. Für den Fall, daß der Körper ausge tauscht werden soll ohne den Wegemesser vorher ausbauen zu müssen, empfiehlt sich für eine vereinfachte Kopplung die Merkmalskombination nach Anspruch 8. Danach besteht die Stange zumindest abschnittsweise aus einer biegsamen Welle, so daß das Stangenende quer zu deren Bewegungsrichtung ver schwenkt werden kann. Auf diese Weise läßt sich das Stan genende aus der Verbindung zu dem Körper herausschwenken ohne daß sich die Lage des Gehäuses des Wegemessers ändert.It is often desirable to change the position of a parallel with the help of the to measure the inventive travel meter. For this, the Path knife fixed to the body, so that the rod of the odometer when moving the body with this par allel is shifted. In the event that the body is out to be exchanged without removing the odometer beforehand is recommended for a simplified coupling the Combination of features according to claim 8. Then there is Bar at least in sections from a flexible shaft, so that the rod end ver transverse to their direction of movement can be pivoted. In this way, the Stan Swing out of the connection to the body without changing the position of the housing of the odometer.

Um zu verhindern, daß durch die längsbewegliche, aus dem Gehäuse des Wegmessers ragende Stange Schmutz in den Gehäus einnenraum geschleppt wird, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 9. Hier durch wird der die Stange umgebende Raum durch eine elasti sche Manschette, die wie ein Faltenbalg wirkt, gut abgedich tet.To prevent the longitudinally moving, from the Housing of the odometer sticking rod into the housing is towed, is recommended in training the invention, the combination of features according to claim 9. Here through the space surrounding the bar is an elastic cuff, which acts like a bellows, is well sealed tet.

Da sich innerhalb des Gehäuses bewegbare Teile befinden, andererseits aber das Hall-Element mit elektrischen An schlüssen versehen sein muß, welche in die Umgebung des Ge häuses des Wegemessers geführt werden, empfiehlt sich beim Aufbau des elektrischen Anschlusses die Merkmalskombination nach Anspruch 10. Durch die Verbindung eines kräftigen Kon taktblechs wird ein sicherer Stromanschluß für das Hall-Ele ment gewährleistet. Der Anschluß selbst als auch der Pol schuh bzw. die Polschuhe können über parallel im Gehäuse verlaufende Führungsnuten in das Gehäuse eingeschoben wer den. Die Lage des Kontaktblechs als auch der Polschuhe in nerhalb des Gehäuses läßt sich durch Vorsprünge an einem Gehäusedeckel dadurch absichern, daß diese Vorsprünge in Bewegungsrichtung der Stange die Magnete bzw. das Kontakt blech gegen einen Anschlag pressen. Das freie Ende ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 mit einem in sich starren Anschlußelement versehen, welches einen sau beren Anschluß der Manschette sowie der Verbindung zu dem Körper schaffen läßt, dessen Bewegung durch den Wegmesser festgestellt werden soll.Since there are moving parts inside the housing, on the other hand, however, the Hall element with electrical connection conclusions must be provided, which in the environment of Ge house of the route meter is recommended at Structure of the electrical connection the combination of features according to claim 10. By connecting a strong Kon taktblechs becomes a safe power connection for the Hall-Ele ment guaranteed. The connection itself as well as the pole shoe or the pole shoes can be parallel in the housing running guide grooves inserted into the housing the. The position of the contact plate and the pole shoes in within the housing can by projections on one Secure the housing cover in that these projections in Direction of movement of the rod, the magnets or the contact Press the sheet against a stop. The free end is according to a development of the invention according to claim 11 with a provided in rigid connection element, which a sow connection of the cuff and the connection to the Body creates, its movement by the odometer should be determined.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt: An embodiment of the invention is described below hand of the drawing explained. It shows:

Fig. 1 in symbolischer Darstellung eine geschnittene Sei tenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels. Fig. 1 is a symbolic representation of a sectional Be tenansicht a first embodiment.

Fig. 2 in geschnittener symbolischer Darstellung eine Frontansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. FIG. 2 shows a front view of the exemplary embodiment according to FIG. 1 in a sectional symbolic illustration.

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht einer abgeänderten Form des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Fig. 3 is a sectional side view of a modified form of the embodiment of FIG. 1.

Fig. 4 eine Seitenansicht in geschnittener Form eines zwei ten Ausführungsbeispiels. Fig. 4 is a side view in section of a two th embodiment.

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4. Fig. 5 is a plan view of the embodiment shown in Fig. 4.

Fig. 6 eine geschnittene Vorderansicht der Darstellung nach Fig. 4. Fig. 6 is a sectional front view of the illustration in FIG. 4.

Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht einer praktischen Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Fig. 7 is a sectional side view of a practical embodiment of the first embodiment of FIG. 1.

Fig. 8 einen Schnitt in Höhe der Schnittlinie 8-8 nach Fig. 7. Fig. 8 is a section at the level of section line 8-8 of FIG. 7.

Fig. 9, 10 und 11 verschiedene Stellungen des Permanentma gneten gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7. Fig. 9, 10 and 11 different positions of the oriented permanent conveniently conducted according to the embodiment of FIG. 7.

Fig. 1 zeigt in skizzierter Form einen Wegsensor in ge schnittener Darstellung. In das Gehäuse 1 des Wegsensors 2 ragt eine Stange 3, an deren Ende ein Permanentmagnet 4 be festigt ist. Die Einheit aus Stange 3 und Permanentmagnet 4 ist in dem Gehäuse 1 geführt. Der Permanentmagnet 4 ist durchgehend nur in einer Richtung magnetisiert. Sowohl ober halb als auch unterhalb des Magneten 4 sind ein erster Pol schuh 5 als auch ein zweiter Polschuh 6 angeordnet. Der Pol schuh 5 ist in zwei Polschuhabschnitte 7, 8 aufgetrennt, wo bei in dem Trennungsbereich ein magnetfeldempfindliches Ele ment in Form eines Hall-Sensors 9 angeordnet ist. Um zu ver meiden, daß ein erheblicher Fluß längs der durch das Hall- Element 9 laufenden Mittelebene 10 (durch Strichlinien ange deutet) verläuft, besitzt der erste Polschuh 5 im Bereich des Hall-Elementes 9 eine von dem Magneten 4 wegweisende Ausformung 12. Die Ausformung verengt sich mit ihrem zum Hall-Element 9 hinweisenden Ende und gewährt somit eine si chere Durchflutung des Hall-Elementes. Durch Feldlinien L1, L2 ist der überwiegende Verlauf des von dem Magneten 4 aus gehenden Magnetfelds angedeutet. Ist somit der Magnet 4 ge genüber dem Hall-Element 9 bzw. der Mittelebene 10 symme trisch angeordnet, so wird das Hall-Element nur unwesentlich durch einen Magnetfluß durchströmt. Es liegt somit keine Spannung an dem Hall-Element an. Fig. 1 shows a sketch of a displacement sensor in ge sectional view. In the housing 1 of the displacement sensor 2 projects a rod 3 , at the end of which a permanent magnet 4 is fastened. The unit consisting of rod 3 and permanent magnet 4 is guided in the housing 1 . The permanent magnet 4 is continuously magnetized in one direction only. Both above half and below the magnet 4 , a first pole shoe 5 and a second pole shoe 6 are arranged. The pole shoe 5 is separated into two pole shoe sections 7 , 8 , where a magnetic field-sensitive element in the form of a Hall sensor 9 is arranged in the separation region. In order to avoid ver that a considerable flow runs along the median plane 10 running through the Hall element 9 (indicated by dashed lines), the first pole piece 5 in the region of the Hall element 9 has a shape 12 pointing away from the magnet 4 . The shape narrows with its end facing the Hall element 9 and thus ensures a safe flow of the Hall element. The predominant course of the magnetic field emanating from the magnet 4 is indicated by field lines L1, L2. Thus, if the magnet 4 is arranged symmetrically with respect to the Hall element 9 or the center plane 10 , the Hall element is flowed through only insignificantly by a magnetic flux. There is therefore no voltage across the Hall element.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B durch den Sensor 2. Dabei ist zusätzlich noch angedeutet, daß der Ma gnet in eine Kunststoffhülse 13 eingespritzt wird, welche zwei seitliche Führungsvorsprünge 14, 15 besitzt, welche in zwei entsprechende Führungsnuten im Gehäuse 1 eingreifen und so den Magneten einschließlich der Stange 3 sicher im Gehäu se 1 führen. Fig. 2 shows a section along the line BB through the sensor 2. It is also indicated that the Ma gnet is injected into a plastic sleeve 13 , which has two lateral guide projections 14 , 15 , which engage in two corresponding guide grooves in the housing 1 and thus lead the magnet including the rod 3 safely in the housing 1 .

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Wegsen sors 2, die sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß auch der Polschuh 6 in zwei Ab schnitte 16, 17 aufgeteilt ist. Durch diese Abschnitte wird eine verbesserte Trennung der beiden von dem Magneten 4 aus gehenden Magnetfelder (L1, L2) erreicht. Ansonsten arbeitet die Ausführungsform nach Fig. 3 wie die nach Fig. 1. Fig. 3 shows a modified embodiment of the Wegsen sensor 2 , which differs from the embodiment of FIG. 1 in that the pole piece 6 is divided into two sections 16 , 17 from . These sections improve the separation of the two magnetic fields (L1, L2) emanating from the magnet 4 . Otherwise, the embodiment according to FIG. 3 works like that according to FIG. 1.

Fig. 4 zeigt in Seitenansicht eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wegsensors. Der Wegsensor 2 besitzt auch hier wieder einen Magneten 4 und zwei Polschuhe 5 und 6. Der wesentliche Unterschied des zweiten Ausführungsbei spiels gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist aus den Fig. 5 und 6 zu entnehmen. Aus Fig. 6 ist erkennbar, daß die Längsachse der Stange 3 den Magneten 4 in zwei Bereiche auftrennt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist der in Richtung Stange gesehene linke Bereich 18 in umgekehrter Richtung magnetisiert wie der rechte Bereich 19. Dementsprechend ver laufen auch die von den beiden Bereichen ausgehenden Magnet felder jeweils in entgegengesetzter Richtung. Diese Tatsache wird durch eine Schrägstellung der Polschuhe 5, 6 gegenüber der Längsrichtung der Stange ausgenutzt. In Fig. 5 befindet sich der Magnet 4 in seiner neutralen Stellung. Der Magnet fluß des linken Bereichs 18 und des rechten Bereiches 19, die in die Polschuhe 5, 6 eingespeist werden, sind etwa gleich groß und heben sich damit im wesentlichen auf. Die Hall-Sonde 9 ist in einen Quersteg 20 eingefügt, welcher die beiden Polschuhe 5, 6 zu einem U-förmigen Gebilde vereint. In Fig. 5 ist noch die Lage des Magneten 4 in seiner rechten Endstellung bei ganz eingefahrener Stange und in seiner lin ken Endstellung bei ganz ausgefahrener Stange 3 angedeutet. Man sieht, daß in der rechten Endstellung für den Magnetfluß durch das Hall-Element 9 im wesentlichen der rechte Bereich 19 in Fig. 6 maßgeblich ist, während bei der linken Stellung des Magneten 4 der in Fig. 6 linke Bereich 18 maßgeblich den Magnetfluß durch den Hall-Sensor 9 bestimmt. Diese beiden Flüsse haben eine entgegengesetzte Richtung, so daß in der einen Endstellung das Hall-Element eine maximale negative und in der anderen Stellung eine maximale positive Spannung abgibt. Die dazwischenliegenden, von der Lage der Stange 3 abhängigen Spannungen ändern sich im wesentlichen linear mit dem Weg der Stange 3. Die beiden getrennten Kreise, die sich innerhalb der Polschuhe einander überlagern, sind in Fig. 6 mit L1, L2 angedeutet. Fig. 4 shows a side view of a second embodiment of the displacement sensor according to the invention. The displacement sensor 2 again has a magnet 4 and two pole pieces 5 and 6 . The main difference of the second game Ausführungsbei compared to the embodiment of FIG. 1 can be seen from FIGS . 5 and 6. From Fig. 6 it can be seen that the longitudinal axis of the rod 3 separates the magnet 4 into two areas. As can be seen from FIG. 6, the left region 18 viewed in the direction of the rod is magnetized in the opposite direction to the right region 19 . Accordingly, the magnetic fields emanating from the two areas run in opposite directions. This fact is exploited by inclining the pole shoes 5 , 6 with respect to the longitudinal direction of the rod. In FIG. 5, the magnet 4 is in its neutral position. The magnetic flux of the left area 18 and the right area 19 , which are fed into the pole pieces 5 , 6 , are approximately the same size and thus essentially cancel each other out. The Hall probe 9 is inserted into a crosspiece 20 , which combines the two pole pieces 5 , 6 to form a U-shaped structure. In Fig. 5, the position of the magnet 4 is still indicated in its right end position when the rod is fully retracted and in its lin ken end position when the rod 3 is fully extended. It can be seen that, in the right end position for the magnetic flux through the Hall element 9 , essentially the right region 19 in FIG. 6 is decisive, while in the left position of the magnet 4 the region 18 on the left in FIG. 6 essentially determines the magnetic flux determines the Hall sensor 9 . These two flows have an opposite direction, so that the Hall element emits a maximum negative voltage in one end position and a maximum positive voltage in the other position. The intermediate tensions, which depend on the position of the rod 3 , change essentially linearly with the path of the rod 3 . The two separate circles, which overlap one another within the pole pieces, are indicated in FIG. 6 with L1, L2.

Fig. 7 und 8 zeigt einen denkbaren praktischen Aufbau des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Das Gehäuse 1 ist, wie aus Fig. 8 ersichtlich, mit einander gegenüberliegenden ersten Führungsnuten 21, 22 und zweiten Führungsnuten 23, 24 verse hen, in welche die ersten und zweiten Polschuhe 5, 6 einge schoben sind und so von dem Gehäuse 1 gehalten werden. Der Permanentmagnet 4 ist mit einer Kunststoffhülle 25 um spritzt, welche zwei seitliche Führungsvorsprünge 27, 28 auf weist, die in entsprechenden Führungsnuten 29, 30 im Gehäuse 1 geführt werden. Auf diese Weise ist eine sichere Gleitfüh rung für den Magneten 4 innerhalb des Gehäuses 1 sicherge stellt. Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch den Wegsensor 2, wie er weiter oben beschrieben wurde. In Fig. 7 ist ein Gehäusedeckel 31 gezeigt, welcher das Gehäuse 1 verschließt und mit seinen Sicherungsstiften 33, 34, 35 sowohl die Pol schuhe 5, 6 als auch ein Kontaktblech 36 gegen Längsbewegung im Gehäuse 1 sichern, wobei das Kontaktblech 36, wie aus Fig. 8 ersichtlich, ebenso in Führungsnuten im Gehäuse 1 gehalten wird wie die Polschuhe 5 und 6. Fig. 7 and 8 shows a conceivable practical structure of the embodiment of FIG. 1. The housing 1 , as shown in Fig. 8, with opposite first guide grooves 21 , 22 and second guide grooves 23 , 24 verses hen, in which the first and second pole pieces 5 , 6 are inserted and are thus held by the housing 1 . The permanent magnet 4 is injection molded with a plastic sleeve 25 , which has two lateral guide projections 27 , 28 which are guided in corresponding guide grooves 29 , 30 in the housing 1 . In this way, a safe sliding guide for the magnet 4 is provided within the housing 1 . Fig. 7 shows a longitudinal section through the displacement sensor 2 , as described above. In Fig. 7, a housing cover 31 is shown, which closes the housing 1 and with its locking pins 33 , 34 , 35 secure both the pole shoes 5 , 6 and a contact plate 36 against longitudinal movement in the housing 1 , the contact plate 36 , as from Fig will be seen as retained in guide grooves in the housing 1. 8, as the pole pieces 5 and 6. FIG.

Die Stange 3 setzt sich aus mehreren Bauelementen zusammen und besteht im wesentlichen aus einer biegsamen Welle 37, die an ihrem linken Ende konisch verengt ist. Das rechte Ende der aus einer aus hartem Federstahl gewickelten bieg samen Welle 37 ist auf einem Befestigungsnippel 32 aufge schraubt, dessen in Fig. 7 rechtes Ende mit der Kunststoff hülle 25 vergossen ist.The rod 3 is composed of several components and consists essentially of a flexible shaft 37 which is conically narrowed at its left end. The right end of a wound from hard spring steel flexible shaft 37 is screwed up on a mounting nipple 32 , the right end in Fig. 7 with the plastic sleeve 25 is potted.

Auf das in Fig. 7 linke Ende der biegsamen Welle 37 ist ein Abschlußelement 38 aufgesetzt, welches eine Verbindungsnut 39 für ein in Fig. 7 nicht dargestelltes Verbindungselement besitzt. Das Verbindungselement koppelt das Anschlußelement 38 mit einer nicht dargestellten Rückenplatte eines Brems klotzes einer Scheibenbremse, so daß das Anschlußelement der Rückenplatte oder gegebenenfalls auch dem Kolben der hydrau lisch betriebenen Scheibenbremse folgt und damit auch die gesamte Stange 3. Um zu verhindern, daß Schmutz in den In nenraum des Sensors 2 eindringen kann, ist eine Manschette 40 vorgesehen, die als Faltenbalg ausgestaltet ist. Fig. 7 zeigt noch die Anschlußtülle 41, die von dem Gehäuse 1 ab steht und die zur elektrischen Verbindung des Hall-Elements mit einer Auswerteeinrichtung dient. Die Anschlußtülle si chert eine Verbindungsleitung, die in nicht dargestellter Weise mit dem Kontaktblech 36 verbunden ist. Das Kontakt blech 36 ist wiederum durch eine elektrische Leitung 42 mit dem Kontaktblech 36 verbunden, wobei diese elektrische Lei tung auch durch einen auf dem Blech aufsitzenden und gegen über diesem verschiebbaren Stift gebildet sein kann, der unter mechanischer Vorspannung an dem leitenden Kontaktblech 36 angreift.A closing element 38 is placed on the left end of the flexible shaft 37 in FIG. 7, which has a connecting groove 39 for a connecting element, not shown in FIG. 7. The connecting element couples the connecting element 38 with a back plate, not shown, of a brake block of a disc brake, so that the connecting element of the back plate or, if appropriate, also the piston of the hydraulically operated disc brake follows and thus also the entire rod 3 . In order to prevent dirt from penetrating into the interior of the sensor 2 , a sleeve 40 is provided, which is designed as a bellows. Fig. 7 still shows the connecting sleeve 41 , which is from the housing 1 and is used for the electrical connection of the Hall element with an evaluation device. The hose connector si chert a connecting line which is connected in a manner not shown with the contact plate 36th The contact plate 36 is in turn connected by an electrical line 42 to the contact plate 36 , this electrical Lei device can also be formed by a seated on the plate and against this displaceable pin that engages under mechanical tension on the conductive contact plate 36 .

Die Fig. 9, 10, 11 zeigen den Magneten 4 in unterschied lichen Stellungen gegenüber dem Hall-Element. Dabei ist zu sehen, daß in Fig. 9 der durch die Kurven L3 und L4 angedeu tete Magnetfluß in Fig. 9 im wesentlichen nach links ver läuft, während in Fig. 11 dieser Fluß die Hall-Sonde 9 in umgekehrter Richtung durchdringt. In der Stellung nach Fig. 10 entspricht der Magnetfluß den in Fig. 1 dargestellten Verhältnissen, so daß an der Hall-Sonde in dieser Stellung nur eine vernachlässigbare Spannung anliegt. FIGS. 9, 10, 11 show the magnet 4 in different positions relative to the union Hall element. It can be seen that in FIG. 9 the magnetic flux indicated by the curves L3 and L4 in FIG. 9 runs substantially to the left, while in FIG. 11 this flux penetrates the Hall probe 9 in the opposite direction. In the position according to FIG. 10, the magnetic flux corresponds to the conditions shown in FIG. 1, so that only a negligible voltage is applied to the Hall probe in this position.

Die Erfindung läßt sich kurz wie folgt beschreiben:
Es wird eine kontinuierliche Belagverschleißwarnanzeige ge fordert. Ziel hierbei ist es, im Kundendienst den Zustand der Bremsbeläge ohne Raddemontage beurteilen und dokumentie ren zu können. Aus dem Ergebnis der Werkstattdiagnose können dann Rückschlüsse auf die verbleibende Belageinsatzdauer gezogen werden.The invention can be briefly described as follows:
A continuous pad wear warning indicator is required. The aim here is to be able to assess and document the condition of the brake pads in customer service without having to remove the wheels. The result of the workshop diagnosis can then be used to draw conclusions about the remaining service life.

Eine Fahrerwarnung kann in verschiedenen Stufen über den Bordcomputer erfolgen.A driver warning can be activated in different stages On-board computer.

Um den Bremsbelagverschleiß zu messen, wird die Relativbewe gung zwischen Kolben und Sattelgehäuse sensiert. Der Sensor soll diesen Weg möglichst linear messen.In order to measure the brake pad wear, the relative movement sensed between piston and saddle housing. The sensor should measure this path as linearly as possible.

Gelöst wird der Aufbau durch einen analog messenden Hall IC in Verbindung mit einem speziellen Magnetkreis, wodurch eine lineare Kennlinie erreicht wird. Der Magnet wird dabei ent lang den Polstücken zwischen den Endlagen bewegt. Als Bau länge ergibt sich somit mindestens die doppelte Meßweglänge.The structure is solved by an analog measuring Hall IC in conjunction with a special magnetic circuit, which creates a linear characteristic is reached. The magnet is removed long the pole pieces between the end positions. As a construction length is at least twice the measuring path length.

Vorteile:
Benefits:

- Continuous linear path measurement, linear characteristic
- Adjustment of offset, gain and temperature coefficient possible in the IC
- The measurement is carried out without contact and without wear
- The lifespan corresponds to the lifespan of the vehicle
- Travel path can be larger than measuring path
- Insensitive from position errors of the magnet.

Der spezielle Magnetkreis bzw. die Anordnung der Polstücke ermöglicht es, mit einem Standardmagnet (Magnet ist nur in einer Richtung magnetisiert) eine sehr lineare Kennlinie zu erzeugen. Der Richtungswechsel des Magnetfeldes wird mit ausgenutzt.The special magnetic circuit or the arrangement of the pole pieces allows using a standard magnet (magnet is only in magnetized in one direction) to a very linear characteristic produce. The change of direction of the magnetic field is with exploited.

Es könnte auch eine andere Geometrie für die Polstücke ver wendet werden (z. B. runder Magnet, Polstücke als Halbscha len).A different geometry could also be used for the pole pieces can be used (e.g. round magnet, pole pieces as half-shades len).

Claims

1. Odometer, in which the longitudinal path of a rod ( 3 ) provided with at least one magnet ( 4 ) is sensed with the aid of a magnetic field-sensitive element ( 9 ), the unit consisting of magnet and rod being longitudinally displaceable in the housing ( 1 ) of the displacement sensor ( 2 ) is guided, characterized in that a pole piece ( 5 ) extends in at least one plane spanned substantially parallel to the line of movement of the rod and in that a magnetically sensitive element is inserted into an opening in the pole piece ( 5 ) in such a way that it passes through at least part of the magnetic flux flowing through the pole piece (L1, L2) is flowed through.

2. Travel sensor according to claim 1, characterized in that the magnet ( 4 ) is magnetized continuously in the same direction transverse to the direction of movement of the rod ( 3 ) and perpendicular to the main direction of extension of the pole piece ( 4 ).

3. Travel sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the first surface of the magnet ( 4 ) opposite first pole piece ( 4 ) in its direction in the direction of movement of the rod ( 3 ) extending in its central region with a Hall element ( 9 ) is seen.

4. Position sensor according to claim 3, characterized in that the second surface of the magnet ( 4 ) opposite the first surface is opposite a second pole piece ( 6 ), the dimensions of which approximately correspond to the dimensions of the first pole piece ( 5 ).

5. Displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first pole piece in a section carrying the Hall sensor ( 9 ) has a shape ( 12 ) pointing away from the magnet ( 4 ).

6. Position sensor according to claim 1 and 4, characterized in that the magnet ( 4 ) transverse to the direction of movement of the rod ( 3 ) in two approximately equally long sections ( 18 , 19 ) is divided up between the two pole pieces ( 5 , 6th ) are magnetized opposite to each other, that two mutually assigned ends of the pole pieces ( 5 , 6 ) are connected to each other by a magnetically conductive crosspiece ( 20 ) into which a magnetic field-sensitive element ( 9 ) is inserted and that the pole pieces ( 5 , 6 ) and the crosspiece spanned plane to the direction of movement of the rod ( 3 ) is inclined ( Fig. 4 to Fig. 6).

7. Displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet ( 4 ) is encapsulated with a plastic sleeve ( 25 ), that the plastic sleeve is provided with at least one lateral guide projection ( 27 , 28 ), which is preferably perpendicular to the the first third surface connecting to the second surface protrudes and engages in an associated stationary guide groove ( 30 ).

8. Displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the portion of the rod projecting from the housing is designed as a flexible shaft ( 37 ), the free end of which can be connected to the back plate of a brake pad or the brake piston of a disc brake.

9. Displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the portion of the rod protruding from the housing is encased by a pleated sleeve ( 40 ) which has its first end on the free end of the rod portion and its second end on the housing ( 1 ) attacks the odometer.

10. Displacement sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one contact plate which runs essentially parallel to the first pole shoe is inserted into the housing, on which a contact ( 42 ) of the magnetic field-sensitive element ( 9 ) acts.

11. Travel sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a rigid connecting element ( 38 ) is attached to the free end of the flexible shaft, which cuff ( 40 ) receives the first end of the Faltenman.