DE60114622T2 - Positionsgeber für egr ventil (exhaust gas recirculation) mit orthogonalen zwei magneten und magnetwiderstaenden - Google Patents

Positionsgeber für egr ventil (exhaust gas recirculation) mit orthogonalen zwei magneten und magnetwiderstaenden Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Positionssensor für ein elektromagnetisches Betätigungselement, das in verschiedenen Systemen für ein Fahrzeug verwendet wird und die Position eines zu erfassenden Schafts (bzw. einer Welle) erfasst, der sich axial synchron mit einem beweglichen Schaft des elektromagnetischen Betätigungselements bewegt.
  • HINTERGRUNDTECHNIK
  • Um den vor kurzem zunehmenden Bedarf an einer Verbesserung der Kraftstoffleistung eines Fahrzeugs zu befriedigen, wurden verschiedene Maßnahmen bezüglich der Verbesserung der Kraftstoffleistung untersucht. Unter ihnen ermöglicht eine hohe Batteriespannung für ein elektromagnetisches Betätigungselement, etwa ein lineares Solenoid oder dergleichen, sowohl eine große Antriebskraft als auch eine Miniaturisierung. Folglich wurde das elektromagnetische Betätigungselement untersucht, das eine höhere Wirksamkeit bei verschiedenen Arten von elektronischen Systemen hatte als ein mechanisches Betätigungselement. Zum Anwenden des elektromagnetischen Betätigungselements bei diesen elektronischen Systemen muss die Position eines beweglichen Schafts genau kontrolliert werden. Demnach wird ein Positionssensor für die genaue Positionserfassung eines beweglichen Schafts wichtig.
  • Im Folgenden wird mit Bezug auf 7 ein herkömmlicher Positionssensor (offenbart in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 5-264326) für das elektromagnetische Betätigungselement beschrieben.
  • 7(a) ist eine allgemeine Schrägansicht des herkömmlichen Positionssensors für das elektromagnetische Betätigungselement.
  • 7(b) zeigt einen Querschnitt C-C des Sensors.
  • 7(c) ist eine Schrägansicht, die die Beziehung zwischen einem magnetoelektrischen Wandler und einem magnetischen Feldgenerator des Sensors darstellt.
  • In 7(a), 7(b) und 7(c) bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen zu erfassenden Schaft. Das Bezugszeichen 100a bezeichnet eine Führungsnut, die in Längsrichtung des Schafts 100 ausgebildet ist. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet einen Magnet 110, der in Dickenrichtung magnetisch polarisiert ist. Das Bezugszeichen 120 bezeichnet eine magnetische Platte aus einem Permalloy, die wie ein gleichschenkeliges Dreieck ausgebildet ist. Das Bezugszeichen 130 bezeichnet einen Magnetfeldgenerator mit einem Magnet 110 und einer magnetischen Platte 120, die in ihrer jeweiligen Längsrichtung zusammenpassend aneinander befestigt sind. Das Bezugszeichen 140 bezeichnet einen magnetoelektrischen Wandler. Das Bezugszeichen 310 bezeichnet eine ebene Fläche des Schafts 100. Das Bezugszeichen 320 bezeichnet einen Schieber aus Isoliermaterial, der mit der Führungsnut 100a in Eingriff steht zum Verschieben gegenüber dem Schaft 100. Der magnetoelektrische Wandler 140 am Schieber 320 ist parallel zum Magnetfeldgenerator 130 montiert, der auf der ebenen Fläche 310 des Schafts 100 vorgesehen ist.
  • Der Betrieb des herkömmlichen Sensors wird im Folgenden erläutert.
  • Der Schaft 100 wird gegenüber dem Schieber 320 (in Richtung eines Pfeils D in 7(a)) verschoben, wobei die magnetische Platte 120 dem magnetoelektrischen Wandler 140 demnach mit verschiedenen Breiten gegenüber liegt. Folglich variiert dementsprechend ein vom magnetoelektrischen Wandler 140 gefühltes Magnetfeld und ermöglicht somit dem Sensor das Erfassen der Position des Schafts 100.
  • Der oben beschriebene herkömmliche Positionssensor hat jedoch das folgende Problem. Der herkömmliche Positionssensor für das elektromagnetische Betätigungselement hat einen Kontaktteil, der als Führung dient zum Verhindern des Drehens des magnetoelektrischen Wandlers 140 um eine Achse des Magnetfeldgenerators 130. Wenn der Sensor während einer langen Zeitdauer verwendet wird, nützt sich der Kontaktteil ungleichmäßig ab und erzeugt ein Spiel, das den Sensor einen instabilen Ausgang erzeugen lässt.
  • 2 in IP-A-57 074 612 zeigt eine Anordnung mit zwei rechteckigen Magneten und einem Magnetowiderstand mit einer Ansprechachse in der Richtung der Magnete.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das oben erläuterte Problem und bezweckt die Schaffung eines Positionssensors für ein elektromagnetisches Betätigungselement. Der Positionssensor kann eine genaue berührungsfreie Positionserfassung durchführen, die die Drehung eines zu erfassenden Schafts um eine Achse hiervon nicht behindert.
  • Dies wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Ein Positionssensor enthält: einen ersten Magnet, der an dem zu erfassenden Schaft befestigt ist, der sich axial und synchron mit einem beweglichen Schaft des elektromagnetischen Betätigungselements bewegt und einen ersten Polaritätsvektor hat, der zur Achse des Schafts parallel ist; einen zweiten Magnet, der gegenüber dem ersten Magnet angeordnet ist und einen zweiten Polaritätsvektor hat, der den ersten Polaritätsvektor im Wesentlichen im rechten Winkel dreidimensional kreuzt; und eine magnetoelektrischen Wandler, der über dem zweiten Magnet angeordnet ist und eine magnetisch ansprechende Achse hat, die im Wesentlichen im rechten Winkel zu den ersten und zweiten Polaritätsvektoren angeordnet ist. Der magnetoelektrische Wandler erzeugt in Abhängigkeit von einer axialen Bewegung des Schafts einen Ausgang. Bei dieser Anordnung kann der Positionssensor für das elektromagnetische Betätigungselement die Position ohne Kontakt genau erfassen, was die Drehung des Schafts um seine Achse übehaupt nicht behindert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schnitt eines Abgasrückführungsventils bzw. EGR-Ventils mit einem Positionssensor für ein elektromagnetisches Betätigungselement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Schrägansicht eines Prinzips des Positionssensors gemäß der Ausführungsform.
  • 3 ist ein Schnitt eines ersten Magnets gemäß der Ausführungsform, der an einem zu erfassenden Schaft befestigt ist.
  • 4 ist eine geschnittene Ansicht eines wesentlichen Teils des Positionssensors gemäß der Ausführungsform.
  • 5 zeigt eine Ausgangscharakteristik des Positionssensors gemäß der Ausführungsform.
  • 6(a) zeigt schematisch eine Beziehung zwischen einem Betrieb des Positionssensors und einer Ausgangsspannung gemäß der Ausführungsform.
  • 6(b) zeigt schematisch eine Beziehung zwischen dem Betrieb des Sensors und einer Ausgangsspannung nach einer Temperaturänderung.
  • 7(a) ist eine Schrägansicht eines herkömmlichen Positionssensors für das elektromagnetische Betätigungselement.
  • 7(b) ist ein Schnitt C-C des Sensors.
  • 7(c) ist eine Schrägansicht mit Darstellung einer Beziehung zwischen einem magnetoelektrischen Wandler und einem Magnetfeldgenerator des Sensors.
  • BESTE METHODE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • (Beispielhafte Ausführungsform 1)
  • In 1 bis 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen zu erfassenden Schaft, der als runde Stange ausgebildet ist und aus unmagnetischem nicht rostendem Stahl besteht, wie zum Beispiel aus austenitischem warmfestem Stahl (zum Beispiel JIS-Verzeichnis: SUH-31B) oder dergleichen. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen zylindrischen ersten Magnet, der aus einem SmCo-Seltenerdmagnet hergestellt und koaxial zum Schaft 1 an diesem befestigt ist. Das Bezugszeichen 2a bezeichnet einen ersten Polaritätsvektor, der eine Richtung der magnetischen Polarität des ersten Magnets 2 angibt. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen zweiten Magnet, der aus einem SmCo-Seltenerdmagnet hergestellt ist. Das Bezugszeichen 3a bezeichnet einen zweiten Polaritätsvektor, der eine Richtung der magnetischen Polarität des zweiten Magnets 3 angibt. Die Bezugszeichen 4a und 4b bezeichnen erste bzw. zweite Magnetflusssammeljoche. Die Bezugszeichen 5a und 5b bezeichnen erste bzw. zweite magnetoresistive Halbleiterelemente. Die Bezugszeichen 6a und 6b bezeichnen erste bzw. zweite feststehende Widerstände. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Golddraht. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet ein geformtes Gehäuse. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Leitungsrahmen. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Relaisplatte. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Relaisanschluss. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Verbindungsanschluss. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Steckdose. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet einen Anker. Das Bezugszeichen 34 bezeichnet eine erste Rückholfeder. Das Bezugszeichen 35 bezeichnet eine zweite Rückholfeder. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet einen ersten Stator. Das Bezugszeichen 37 bezeichnet einen zweiten Stator. Das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Schaft. Das Bezugszeichen 39 bezeichnet ein Ventil. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet eine ringförmige Spule. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet eine Ventilbasis. Das Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Umlaufkanal. Das Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Ventilsitz. Das Bezugszeichen 44 bezeichnet eine innere Abdeckung. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet eine äußere Abdeckung. Das Bezugszeichen 46 bezeichnet ein erstes Lager. Das Bezugszeichen 47 bezeichnet ein zweites Lager. Das Bezugszeichen 51 bezeichnet ein elektrisches Abgasrückführungsventil. Das Bezugszeichen 52 bezeichnet einen Positionssensor. Das Bezugszeichen 53 bezeichnet ein lineares Solenoid. Das Bezugszeichen 54 bezeichnet einen Ventilmechanismus.
  • Das lineare Solenoid 53 enthält folgendes: einen senkrecht beweglichen Anker 33, der in einen inneren zylindrischen Raum eingesetzt ist, der gebildet ist durch entsprechende innere Umfangswände der ersten und zweiten Statoren 36, 37 und der Spule 40 zwischen den unteren und oberen Statoren 36, 37; und eine erste Rückholfeder 34, die den Anker 33 nach oben vorspannt. Das erste Lager 46 ist in ein Mittelteil des Stators 36 eingesetzt. Der Schaft 38 wird durch das Lager 46 getragen und ist senkrecht verschiebbar und einstückig zusammen mit dem Anker 33 bewegbar, wobei ein oberes Ende des Schafts 38 an einem Mittelteil des Ankers 33 befestigt ist.
  • Das untere Ende des Schafts 38 ist als Ventil 39 ausgebildet. In der Ventilbasis 41 des Ventilmechanismus' 54 ist ein Umlaufkanal 42 für Abgas ausgebildet. Der Ventilsitz 43 ist an der Mitte des Kanals 42 innerhalb der Ventilbasis 41 ausgebildet. Das Ventil 39 am unteren Ende des Schafts 38 wird zum selektiven Schließen und Öffnen auf den Ventilsitz 43 aufgesetzt und davon gelöst.
  • Der Schaft 1 ist senkrecht beweglich und ragt in die Mitte des linearen Solenoids 53, wobei ein unteres Ende des Schafts 1 den Anker 33 berührt.
  • Die zweite Rückholfeder 35 spannt den Schaft 1 mit dem daran montierten ersten Magnet 2 nach unten vor und wird durch die innere Abdeckung 44 gehalten. Die innere Abdeckung 44 und ein elektrischer Verbindungsteil zwischen dem Relaisanschluss 21 und dem Verbindungsanschluss 24 sind mit einer äußeren Abdeckung 45 abgedeckt.
  • In 2 ist eine Achse des Schafts 1 parallel zum ersten Polaritätsvektor 2a des ersten Magnets 2. Der zweite Magnet 3 ist gegenüber dem ersten Magnet 2 angeordnet. Die ersten und zweiten Polaritätsvektoren 2a, 3a kreuzen einander im Wesentlichen dreidimensional im rechten Winkel. Die ersten und zweiten Magnetflusssammeljoche 4a, 4b, die jeweils aus einem Magnetblech hergestellt sind, befinden sich auf jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des zweiten Magnets 3 und sind im rechten Winkel zum zweiten Polaritätsvektor 3a des zweiten Magnets 3 angeordnet. Die ersten und zweiten magnetoresistiven Halbleiterelemente 5a, 5b befinden sich auf jeweiligen Seiten der Joche 4a, 4b. Eine magnetisch ansprechende Achse der ersten und zweiten magnetoresistiven Elemente 5a, 5b steht im rechten Winkel zu den ersten und zweiten Polaritätsvektoren 2a, 3a. Die ersten und zweiten magnetoresistiven Elemente 5a, 5b sowie die ersten und zweiten feststehenden Widerstände 6a, 6b sind elektrisch verbunden und bilden eine Wheatstone-Brücke.
  • Bezüglich der Abmessungen der in 2 gezeigten wesentlichen Teile hat der zweite Magnet 3: entlang dem zweiten Polaritätsvektor 3a eine Länge von 4 mm, parallel zum Schaft 1 eine Länge von 5 mm und senkrecht zum Schaft 1 eine Länge von 4 mm. Der erste Magnet 2 hat einen Außendurchmesser von 8 mm und eine axiale Länge von 12 mm. Der Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des ersten Magnets 2 und einer Fläche des ersten magnetoresistiven Elements 5a und auch der Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten Magnets 2 und einer Fläche des zweiten magnetoresistiven Elements 5b betragen 2,8 mm.
  • In 3 besteht der erste Magnet 2 aus einer den SmCo-Seltenerdmagnet enthaltenden Harzmasse und ist in ein Rohr 1a eingeformt. Ein Vorsprung 1b am Rohr 1a hindert das Rohr am Austreten. Das Rohr 1a sitzt mit Presspassung im Schaft 1.
  • In 4 sind die ersten und zweiten magnetoresistiven Halbleiterelemente 5a, 5b am Leitungsrahmen 19 durch das Formbondverfahren angebracht, und die nicht gezeigten Elektroden über den magnetoresistiven Elementen 5a, 5b sind durch einen Golddraht 17 am Leitungsrahmen durch ein Drahtbond-Verfahren angebracht. Diese Komponenten werden dem Pressspritzen unterworfen, so dass das geformte Gehäuse 18 auf den ersten und zweiten Magnetflusssammeljochen 4a, 4b und dem zweiten Magnet 3 geformt wird. Der Leitungsrahmen 19 ist über eine Relaisplatte 20 mit dem Relaisanschluss 21 elektrisch verbunden. Diese Komponenten sind mit einem dichtenden Harz 22 bedeckt. Gemäß 1 ist der Relaisanschluss 21 mit der Anschlussklemme 24 elektrisch verbunden, wobei der Anschluss 25 ein Signal abgibt.
  • Im Folgenden wird der Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Wenn in einem elektrischen Abgasrückführungsventil 51 der Stromeingang von einer nicht gezeigten elektrischen Steuereinheit zur Spule 40 variiert, bewegt sich der Schaft 38 dementsprechend. Folglich variieren die Öffnung des Ventils 39 und auch die rezirkulierte Abgasmenge dementsprechend. Gleichzeitig bewegt der sich bewegende Schaft 38 den Schaft 1 des Positionssensors 52, wobei sich der am Schaft 1 montierte erste Magnet 2 dementsprechend bewegt. Dies ändert die Stärke eines Magnetfelds, das auf die ersten und zweiten magnetoresistiven Elemente 5a, 5b wirkt, die über den jeweiligen Seiten der Joche 4a, 4b angeordnet sind, die auf den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten des zweiten Magnets 3 senkrecht zum zweiten Polaritätsvektor 3a des dem ersten Magnet 2 gegenüberliegenden zweiten Magnets 3 angeordnet sind. Die Veränderung der Magnetfeldstärke bewirkt eine Veränderung der jeweiligen Widerstände der magnetoresistiven Elemente 5a, 5b. Die Wheatstone-Brücke, die mit den ersten und zweiten magnetoresistiven Elementen 5a, 5b sowie den ersten und zweiten feststehenden Widerständen 6a, 6b gebildet ist, verwandelt die Widerstandsänderungen in eine Spannungsänderung.
  • 5 zeigt einen Ausgang des oben beschriebenen Positionssensors 52. Die waagrechte Achse von 5 stellt eine Verschiebung des ersten Magnets 2 um eine Bezugsmitte des zweiten Magnets 3 parallel zum Schaft 1 des zweiten Magnets 3 dar, während die senkrechte Achse eine Ausgangsspannung des Positionssensors 52 darstellt. Die Ausgangsspannung variiert linear mit der Verschiebung des ersten Magnets 2. Wenn sich die Verschiebung von – 5 mm bis + 5 mm ändert, haben die Ausgangsspannungen einen hohen Wert von 1 V oder darüber.
  • Das Ausmaß der Bewegung des Schafts 38 entspricht der Öffnung des Ventils 39, wobei die erfasste Öffnung zur Steuerung zur elektrischen Steuereinheit zurückgemeldet wird. Die Bewegung des Schafts 38 wird begrenzt durch den Anker 33 mit dem daran befestigten Schaft 38 und durch die ersten und zweiten Lager 46, 47. Mit anderen Worten das Ventil 39 wird festgelegt an einer voll schließenden Position (entsprechend einer Verschiebung von + 4 mm in 5), wenn der Anker 33 das Lager 47 berührt, und wird festgelegt an einer voll öffnenden Position (entsprechend einer Verschiebung von – 4 mm in 5), wenn der Anker 33 das Lager 46 berührt.
  • Eine Beziehung zwischen einem solchen Betriebsmuster und der Ausgangsspannung ist in 6(a) schematisch gezeigt. In 6(a) bezeichnet das Bezugssymbol Vc eine Ausgangsspannung (entsprechend 3,0 V in 5), die die voll öffnende Position darstellt, während das Bezugssymbol V die vorliegende Ausgangsspannung bezeichnet.
  • Eine vorliegende aktuelle Ventilposition X auf der Basis von 6(a) kann ausgedrückt werden als:
    Figure 00080001
  • Bei der oben erwähnten Anordnung tritt ein Temperaturfehler der Ausgangsspannung aufgrund einer Temperaturänderung gemäß 6(b) auf. In 6(b) bezeichnet das Bezugssymbol Vc1 eine Ausgangsspannung, die die voll schließende Position nach dem Temperaturfehler darstellt. Das Bezugssymbol Vo1 bezeichnet eine Ausgangsspannung, die die voll öffnende Stellung nach dem Temperaturfehler darstellt, während das Bezugssymbol V1 die vorliegende Ausgangsspannung nach dem Temperaturfehler bezeichnet.
  • Selbst wenn sich die Temperatur ändert, kann die vorliegende tatsächliche Ventilposition X durch die folgende Gleichung erhalten werden:
    Figure 00080002
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden die ersten und zweiten Magnete 2, 3 und die ersten und zweiten Magnetflusssammeljoche 4a, 4b grundsätzlich einen im Wesentlichen geschlossenen magnetischen Kreis, der durch ein äußeres Magnetfeld kaum beeinflusst wird.
  • Bei dieser Ausführungsform betragen der Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des ersten Magnets 2 und der Fläche des ersten magnetoresistiven Halbleiterelements 5a und auch ein Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des ersten Magnets 2 und der Fläche des zweiten magnetoresistiven Halbleiterelements 5b 2,8 mm. Jedoch gewährleistet der Abstand im Bereich von 2,5 mm bis 3,1 mm den gleichen Effekt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Positionssensor 52 unabhängig vom linearen Solenoid 53 und vom Ventilmechanismus 54 vorgesehen. Dies erleichtert das Ersetzen des Positionssensors 52 bei einem Problem selbst während der Herstellung. Auch selbst wenn sich der Schaft 1 um seine Achse dreht, erfasst der Sensor die Position genau. Dies ist so, weil der erste Magnet 2 zylindrisch und koaxial zum Schaft 1 ist und weil der Raum zwischen den ersten und zweiten magnetoresistiven Elementen 5a, 5b unveränderlich bleibt. Ferner erfasst der Sensor die Position genau, da die ersten und zweiten Magnete den SmCo-Seltenerdmagnet verwenden, dessen magnetische Kraft sich kaum aufgrund einer Temperaturänderung oder einer Verschlechterung der Haltbarkeit verändert.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verstärker für den Ausgang des Positionssensors 52 nicht angewendet. Jedoch kann der Ausgang durch einen Verstärker herauskommen. Dies ist in Fällen anwendbar, wo ein Prozessor im nachfolgenden Schritt eine Signalspannung erfordert, die ein bestimmtes oder höheres Eingangsniveau erreicht. Der Verstärker kann ein Wechselstromverstärker sein. Der Wechselstromverstärker ist anwendbar zum Erfassen der Position des Schafts 1, der sich mit einer bestimmten oder höheren Frequenz bewegt. Das System hat somit den Vorteil, dass der Temperaturfehler, der die ersten und zweiten magnetoresistiven Halbleiterelemente 5a, 5b beeinflusst, für eine genauere Erfassung beseitigt werden kann.
  • Ein als Verstärker arbeitender einfacher Chip sowie die ersten und zweiten magnetoresistiven Halbleiterelemente 5a, 5b können durch ein Formbondverfahren und mittels eines Golddrahts 17 durch ein Drahtbondverfahren mit dem Leitungsrahmen 19 zu einem Teil gepackt werden. Folglich ist die Verdrahtung zwischen den ersten und zweiten magnetoresistiven Elementen 5a, 5b und dem einfachen Chip verringert, wodurch die Störfestigkeit verbessert wird. Zusätzlich kann eine Leiterplatte eine verringerte Fläche haben, da sie nur wenig äußere Schaltung benötigt, wodurch der Sensor klein sein kann.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das elektrische Abgasrückführungsventil beschrieben, bei dem der Positionssensor angewendet ist. Der Positionssensor der vorliegenden Erfindung ist jedoch bei verschiedenen Vorrichtungen anwendbar, von denen jede eine Solenoidventil-Antriebsvorrichtung und dergleichen enthält, die ein elektromagnetisches Betätigungselement anwendet.
  • Bei der Solenoidventil-Antriebsvorrichtung nützen sich das Ventil und der Ventilsitz aufgrund wiederholter Benutzung während einer langen Zeitdauer ab, so dass sich die Sitzposition des ganz schließenden Ventils verändert. Selbst in diesem Fall benützt die Vorrichtung bei der Überwachung der Ausgangsspannung des Positionssensors in der ganz schließenden Position die Spannung als für die Diagnose nützliche Information.
  • Bei der vorliegenden Erfindung werden die magnetoresistiven Halbleiterelemente als magnetoelektrischer Wandler verwendet, jedoch ist der magnetoelektrische Wandler nicht darauf beschränkt und kann zum Beispiel ein Hallelement verwenden.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die Magnetflusssammeljoche 4a, 4b, von denen jedes aus einem Blech aus magnetischem Material hergestellt ist, auf entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des zweiten Magnets 3 und senkrecht zum zweiten Polaritätsvektor 3a angeordnet. Die ersten und zweiten magnetoresistiven Halbleiterelemente 5a, 5b sind über den jeweiligen Seiten der Joche 4a, 4b angeordnet, wobei die magnetisch empfindliche Achse der Elemente 5a, 5b im Wesentlichen senkrecht zu den ersten und zweiten Polaritätsvektoren 2a, 3a verläuft. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel können die ersten und zweiten magnetoresistiven Halbleiterelemente 5a, 5b, die als manetoelektrischer Wandler arbeiten, über dem zweiten Magnet 3 angeordnet sein, wobei ihre jeweilige magnetisch empfindliche Achse im Wesentlichen senkrecht zu den ersten und zweiten Polaritätsvektoren 2a, 3a ist. In diesem Fall wird vorzugsweise jedes der ersten und zweiten magnetoresistiven Elemente 5a, 5b über einem Ende des zweiten Magnets 3 für dessen Ausgangsempfindlichkeit angeordnet.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung erfasst, wie oben erläutert ein Positionssensor für ein elektromagnetisches Betätigungselement eine Position genau ohne Berührung, während die Drehung eines zu erfassenden Schafts hiervon um seine Achse überhaupt nicht behindert wird.

Claims (8)

  1. Positionssensor für ein elektromagnetisches Betätigungselement, der umfasst: eine zu erfassende Welle (1), die sich axial synchron zu einer beweglichen Welle (38) des elektromagnetischen Betätigungselementes bewegt; einen ersten Magneten (2), der an der zu erfassenden Welle (1) befestigt ist, wobei der erste Magnet (2) einen ersten Polaritätsvektor (2a) parallel zu einer Achse der zu erfassenden Welle (31) hat; einen zweiten Magneten (3), der dem ersten Magneten (2) gegenüber angeordnet ist, wobei der zweite Magnet (3) einen zweiten Polaritätsvektor (3a) hat, der den ersten Polaritätsvektor (2a) im Wesentlichen rechtwinklig dreidimensional schneidet; und einen magnetoelektrischen Wandler (5a, 5b), der eine magnetempfindliche Achse im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten und dem zweiten Polaritätsvektor (2a, 3a) hat; wobei der magnetoelektrische Wandler (5a, 5b) einen Ausgang in Reaktion auf eine axiale Bewegung der zu erfassenden Welle (1) erzeugt.
  2. Positionssensor (52) nach Anspruch 1, wobei der erste Magnet (2) zylindrisch und koaxial zu der Achse der zu erfassenden Welle (1) ist.
  3. Positionssensor (52) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der magnetoelektrische Wandler (5a, 5b) ein erstes (5a) und ein zweites (5b) magnetoresistives Halblei terelement enthält, die über dem zweiten Magneten (3) parallel zu dem zweiten Polaritätsvektor (3a) ausgerichtet angeordnet sind.
  4. Positionssensor (52) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der des Weiteren einen Verstärker umfasst, der zwischen dem ersten und dem zweiten magnetoresistiven Halbleiterelement (5a, 5b) vorhanden ist.
  5. Positionssensor (52) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste (2) und der zweite (3) Magnet SmCo-Seltenerdmagneten sind.
  6. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zu erfassende Welle (1) aus nichtmagnetischem Material besteht.
  7. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der des Weiteren umfasst: zwei Magnetfluss-Sammeljoche (4a, 4b), die jeweils über einander gegenüberliegenden Seiten des zweiten Magnetes (3) angeordnet und senkrecht zu dem zweiten Polaritätsvektor (3a) angeordnet sind; wobei die Magnetfluss-Sammeljoche (4a, 4b) aus magnetischem Material bestehen; und die magnetoelektrischen Wandler (5a, 5b) über entsprechenden Seiten der Magnetfluss-Sammeljoche (4a, 4b) angeordnet sind und die magnetoelektrischen Wandler (5a, 5b) jeweils eine magnetempfindliche Achse im Wesentlichen rechtwinklig zu dem ersten und dem zweiten Polaritätsvektor (2a, 2b) haben.
  8. Positionssensor (52) nach Anspruch 7, wobei die magnetoelektrischen Wandler (5a, 5b) ein erstes und ein zweites magnetoresistives Halbleiterelement (5a, 5b) enthalten, die über entsprechenden Seiten der Magnetfluss-Sammeljoche (4a, 4b) angeordnet sind, und das erste sowie das zweite magnetoresistive Halbleiterelement (5a, 5b) parallel zu dem zweiten Polaritätsvektor (3a) ausgerichtet sind.
DE60114622T 2000-08-04 2001-08-06 Positionsgeber für egr ventil (exhaust gas recirculation) mit orthogonalen zwei magneten und magnetwiderstaenden Expired - Lifetime DE60114622T2 (de)

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JP2000237030A JP2002048506A (ja) 2000-08-04 2000-08-04 電磁アクチュエータ用位置センサ
JP2000237030 2000-08-04
PCT/JP2001/006729 WO2002012824A1 (fr) 2000-08-04 2001-08-06 Detecteur de position pour organe de commande electromagnetique

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