JP2001526382A - 回転角度の無接触検出のための測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転角度（α）の無接触検出のための測定装置は、ロータとして使用される軟磁性材料から成る担体プレート（１２）から成る。この担体プレート（１２）に対して平行な平面には、スリット（１７）によって分離された２つのセグメント（１５、１６）が配置されている。これらセグメントのうちの１つ（１６）には磁束戻し部分（２０）が設けられており、この部材全体は軟磁性材料から成る。磁束戻し部分（２０）及びセグメント（１５、１６）は磁束を導くために使用され、この磁束は担体プレート（１２）上に配置された永久磁石（１３）によって発生される。磁束戻し部分（２０）は担体プレート（１２）を越えて突出しているので、乃至は、他の実施形態では担体プレート（１２）が磁束戻し部分（２０）を越えて突出しているので、軸線方向の遊び乃至は半径方向の遊びに対する非敏感性が可能である。さらに、この測定装置は比較的簡単にかつ占有面積を節約して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は請求項１の上位概念記載の回転角度の無接触検出のための測定装置に
関する。ＤＥ-ＯＳ １９６３４３８１.３から、３つの平面において重なり合っ て配置されているセンサが公知である。この場合、ロータが中間平面を形成し、
このロータは永久磁石のための担体プレートから成る。この担体プレートは非導
磁性材料から成る。この結果、磁束は、２つの他の平面を介して、すなわちステ
ータを介して経過し、このステータの２つの平面の間に配置された２つのスペー
シング部材によって制御される。このセンサによってなるほど正負の符号の変化
なしに比較的大きな角度範囲が測定可能であるが、軸線方向で見れば、このセン
サは３つの平行な平面の構造によって比較的大きく構成される。

【０００２】 本発明の利点 本発明の請求項１の特徴部分の構成を有する回転角度の無接触検出のための測
定装置は、従来技術に対して、このセンサが軸線方向において比較的小さいサイ
ズを有するという利点を有する。このセンサは２つの平面だけで構成される。ロ
ータである永久磁石の担体プレートは同時に磁束を導くためにも使用される。さ
らに、この構造によって部材の個数及びこれに関連する取り付けコストが低減さ
れる。

【０００３】 担体プレートを越えて磁束戻し部分が突出していること乃至は磁束戻し部分を
越えて担体プレートが突出していることによって、センサの軸線方向の遊び及び
/又は半径方向の遊びに対する非敏感性が実現される。

【０００４】 このセンサは、比較的僅少な取り付けコストを有するその簡素な構造のために
、例えばスロットル測定装置、アクセルペダル値発生器に対するペダルモジュー
ルのような様々なシステムに統合でき、もしくはスロットルバルプセンサ又は車
体スプリング・デフレクション装置における独自なセンサとして使用可能である
。

【０００５】 従属請求項記載の手段によって請求項１記載の測定装置の有利な実施形態が可
能である。

【０００６】 図面 本発明の実施例は図面に図示されており、以下の記述において詳しく説明され
る。図１は第１の実施例の長手方向断面図を示す。図２は図１の実施例の平面図
を示す。図３はラインＩ-Ｉで図１の実施例を切断した断面図を示す。図４及び 図５は０°の回転α乃至は磁束密度Ｂ＝０の際の磁束を示す。図６及び図７は最
大角度回転乃至は磁束密度Ｂ＝maxの際の磁束を示す。図８は回転角度αと磁束 密度Ｂとの関係を示す線図である。他の実施例は図９、１０、１１乃至は１２，
１３，１４乃至は１５、１６、１７において長手方向断面図、平面図、方向Ｉ- Ｉでの断面図を示す。図１８及び図１９はさらに別の変形実施例である。図２０
は長手方向断面のおけるスロットルバルブ調整器へのセンサの組み込みを示す。

【０００７】 実施例の記述 図１には１０によってセンサが示されている。このセンサは軸１１によってこ
こには図示されていない構成部材に結合されている。この構成部材の回転運動を
検出しなくてはならない。軸１１の端面の上に担体プレート１２の中心が載置さ
れている。この担体プレート１２は同時にロータとして使用される。この担体プ
レート１２上において、できるだけ中心点から大きな半径方向間隔で、すなわち
軸１１の連結点から大きな半径方向間隔でリング状の永久磁石１３が設けられて
いる。この場合この間隔が大きくなればなるほど、測定信号の分解能は良好にな
る。永久磁石１３は扇形（円形セグメント）又は円形リングの部分として構成さ
れる。この永久磁石１３の角度範囲は少なくとも監視すべき乃至は測定すべき構
成部材の検出すべき最大回転角度と同じ大きさである。図２乃至は図３の図面か
ら見て取れるように、この実施例では永久磁石１３の角度範囲はほぼ１８０度で
あり、この結果、１８０度までの測定可能な回転角度が達成される。さらに、こ
の永久磁石１３は軸線方向に、すなわち担体プレート１２に対して垂直方向に極
性付けられている。担体プレート１２は導磁性材料、とりわけ軟磁性材料から成
る。

【０００８】 永久磁石１３の上方の第２の平面には担体プレート１２に対して平行に僅少な
ギャップによってステータが設けられている。このステータは２つのセグメント
１５、１６から成る。これら２つのセグメント１５、１６の間に貫通するギャッ
プ１７が形成されている。このギャップ１７は担体プレート１２乃至は軸１１の
中心点の上方に延在している。従って、これら２つのセグメント１５、１６は同
じ大きさに形成されており、それぞれ１８０度の角度範囲を有する。セグメント
１６の外側端面、すなわちギャップ１７に向かい合った端面ではないセグメント
１６の外側端面には、全長に亘って、すなわち１８０度の角度範囲に亘って、磁
束戻し部分２０が設けられている。機能からすれば、この磁束戻し部分２０を相
応にセグメント１５に形成することもできるだろう。この磁束戻し部分２０は長
さＬだけ担体プレート１２を越えて突出している。さらに、セグメント１５、１
６は担体プレート１２よりもわずかに大きい直径を有し、この結果、担体プレー
ト１２の端面と磁束戻し部分２０との間にはギャップ２１が形成される。このギ
ャップ２１は、この磁束戻し部分２０から担体プレート１２へのできるだけ妨害
されない磁束を可能にするために、できるだけ小さく形成されなければならない
。さらに、ギャップ２１は担体プレート１２の円滑な回転を可能にしなくてはな
らない。これら２つのセグメント１５、１６及び磁束戻し部分２０は導磁性材料
、とりわけ軟磁性材料から成る。自明のことだが、永久磁石１３とこれら２つの
セグメント１５、１６との間にあるギャップ１４は、永久磁石１３を有する担体
プレート１２の円滑な回転が可能であるように構成される。回転運動の際に、そ
れぞれ同一の容積絶対値がこれら２つのセグメント１５，１６の下でシフトする
。

【０００９】 ２つのセグメント１５、１６の間のギャップ１７には、例えばフィールドプレ
ート（Feldplatte）、磁気トランジスタ（Magnettransistor）、コイル、磁気抵
抗素子又はホール素子のような磁界感知素子２５が配置される。この場合重要な
ことは、磁気感知素子が、磁束密度Ｂとこの磁界感知素子の出力信号との間にで
きるだけ線形の依存関係を有することである。図１から図３では、それぞれ唯一
の磁界感知素子２５による測定が図示されている。この素子２５が軸１１の上方
のギャップ１７の中心に配置されていればいるほど、ますます測定信号が良好に
なる。これに対して、例えば確実性のために２つ又は複数の素子２５によって作
動することも可能である。

【００１０】 図８には、軸１１の回転角度αに関して素子２５における磁束密度Ｂの特性曲
線の経過を示す。回転角度ゼロ度の際には磁束密度Ｂもゼロであり、他方でこの
磁束密度Ｂは最大回転角度αの際には最大磁束密度値に達することが識別できる
。この実施例では、最大回転角度１８０°が達成可能である。回転角度ゼロ度の
際のセンサ１０の状態は図４及び図５に図示されている。磁束が永久磁石１３か
らギャップ１４を介してセグメント１６に至り、そこから磁束戻し部分２０、ギ
ャップ２１及び担体プレート１２を介して永久磁石１３に戻っていることが見て
取れる。とりわけ図５から見て取れるように、磁束が回転角度０°の場合には素
子２５を通って経過しないようにこの磁束は制御され、このため素子２５には磁
束密度は生じえない。軸１１が回転され、従って永久磁石１３を有する担体プレ
ート１２が回転されると、素子２５を通って経過する磁束が増大し、この結果、
図８に図示された線形測定ラインが生じる。最大回転角度αの際の状態は図６及
び図７に図示されている。最大回転角度の際のこの状態では、磁束は永久磁石１
３からギャップ１４を介してセグメント１５へと経過する。そこからこの磁束は
ギャップ１７及びそこに配置された素子２５を通ってセグメント１６、磁束戻し
部分２０へと至り、ギャップ２１を介して担体プレート１２に向かい、さらに永
久磁石１３に戻る。とりわけ図７から識別できることは、この角度位置では、こ
の素子２５において可能な最大限の磁束密度Ｂが惹起されることである。

【００１１】 妨害されない欠陥のない磁束をこの実施例において可能にするために、ギャッ
プ２１の領域において担体プレート１２の端面が少なくとも磁束戻し部分２０に
よって覆い隠されなければならない。しかし、担体プレート１２の回転の際に乃
至は構造上のトレランスのために揺動が発生しうるので、この磁束戻し部分２０
は区間Ｌだけ担体プレート１２を越えて突出している。これによってセンサ１０
は軸線方向の遊びに対して敏感でなくなる。

【００１２】 図１５から１７までには変形実施例が図示されている。この変形実施例によっ
て半径方向の遊びに対する非敏感性が実現される。この実施例では、担体プレー
ト１２ａが区間Ｄだけ磁束戻し部分２０ａを越えて突出している。このことは、
セグメント１５ａ及び１６ａが担体プレート１２ａよりも小さい直径を有するこ
とも意味している。

【００１３】 他の実施例の変形では、様々な回転角度を検出できるための構造的な構成が図
示されている。図９から図１１までの実施例では、ギャップ１７ｂの非対称的な
位置が図示されている。この場合、セグメント１５ｂと１６ｂとは異なる大きさ
に構成されている。永久磁石１３ｂのサイズ乃至はこの永久磁石１３ｂの角度は
、セグメント１６ｂに設けられた磁束戻し部分２０ｂによって割り当てられるセ
グメント１６ｂの被覆面積に制限されている。ただ一つの素子２５ｂを使用する
場合、この素子２５ｂはギャップ１７ｂの中心に配置される。

【００１４】 図１２から図１４までの実施例では、２つのセグメント１５ｃ及び１６ｃの曲
げられた配置が図示されている。ギャップ１７ｃは角度をもって延在しており、
このスリット１７ｃは担体プレート１２ｃの中心点を介して経過している。素子
２５ｃは、このギャップ１７ｃの２つの枝部分のうちの一方に、偏心的に配置さ
れている。ここでも永久磁石１３ｃの角度範囲は最大でもこの永久磁石１３ｃに
割り当てられたセグメント１６ｃの角度であり、すなわち、基本状態では永久磁
石１３ｃは完全にセグメント１６ｃによって被覆される。このセグメント１６ｃ
には磁束戻し部分２０ｃが設けられている。この実施形態はとりわけ比較的小さ
い角度を測定するのに適している。

【００１５】 これまでの実施例は比較的薄い担体プレート及び比較的薄い磁束戻し部分に適
合されている。図１８に図示されているように、磁束戻し部分の突出の代わりに
、担体プレートをより厚く形成することもでき、この結果、担体プレート１２ｄ
の裏面はほぼ磁束戻し部分２０ｄの端面と面合わせして終わっている。下部領域
では、すなわち担体プレート１２ｄの裏面の近傍ではほんのわずかな磁束が越え
るだけなので、軸線方向のトレランス揺動はほんのわずかしか測定信号に作用し
えない。このことは、図１９に示されているように、磁束戻し部分２０ｅが比較
的厚く形成され、この磁束戻し部分２０ｅの外部側面が担体プレート１２ｅの端
面と面合わせして終わっている場合にも妥当する。

【００１６】 図２０の実施例では、上記のセンサのスロットルバルブ調整ユニットへの組み
込みが図示されている。このユニット３０によってエンジン制御のためにスロッ
トルバルブの回転角度が検出される。この場合、ステータ１５、１６はスロット
ルバルブ調整ユニット３０の蓋３１に直に設けられている。この蓋３１はプラス
ティックから成るので、ステータ１５、１６は磁束戻し部分２０と共に蓋３１に
射出成形される。しかし、ステータの２つのセグメント１５、１６をこの蓋３１
にはめ込むか又は接着することも可能である。セグメント１５、１６の間のギャ
ップには図１８には図示されてはいないが、１つ又は２つの磁界感知素子２５が
存在し、この又はこれらの素子２５は蓋３１に射出成形されたプラグに接続され
ている。軸１１はこの場合スロットルバルブのシャフト３２に直接固定されてい
るか、又はこのシャフト３２の突起部に固定されている。従って、永久磁石１３
を有するロータ１２は直接スロットルバルブのシャフト３２に固定されている。
大きな変更なしに、実施例１から１９までのセンサはこのスロットルバルブ調整
ユニット３０に組み込むことができる。この場合、簡単なやり方で例えばこれま
で使用されたポテンショメータを交換することができる。図２０では、図１のセ
ンサの組み込みが図示されている。自明のことながら、図９又は図１２のセンサ
も使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施例の長手方向断面図を示す。

【図２】 図１の実施例の平面図を示す。

【図３】 ラインＩ-Ｉで図１の実施例を切断した断面図を示す。

【図４】 ０°の回転α乃至は磁束密度Ｂ＝０の際の磁束を示す。

【図５】 ０°の回転α乃至は磁束密度Ｂ＝０の際の磁束を示す。

【図６】 最大角度回転乃至は磁束密度Ｂ＝maxの際の磁束を示す。

【図７】 最大角度回転乃至は磁束密度Ｂ＝maxの際の磁束を示す。

【図８】 回転角度αと磁束密度Ｂとの関係を示す線図である。

【図９】 第２の実施例の長手方向断面図を示す。

【図１０】 図９の実施例の平面図を示す。

【図１１】 ラインＩ-Ｉで図９の実施例を切断した断面図を示す。

【図１２】 第３の実施例の長手方向断面図を示す。

【図１３】 図１２の実施例の平面図を示す。

【図１４】 ラインＩ-Ｉで図１２の実施例を切断した断面図を示す。

【図１５】 第４の実施例の長手方向断面図を示す。

【図１６】 図１５の実施例の平面図を示す。

【図１７】 ラインＩ-Ｉで図１５の実施例を切断した断面図を示す。

【図１８】 さらに別の変形実施例である。

【図１９】 さらに別の変形実施例である。

【図２０】 長手方向断面のおけるスロットルバルブ調整器へのセンサの組み込みを示す。

【符号の説明】

１０ センサ １１ 軸 １２ 担体プレート １３ 永久磁石 １４ ギャップ １５ セグメント １６ セグメント １７ ギャップ ２０ 磁束戻し部分 ２１ ギャップ ２５ 磁界感知素子 ３０ スロットルバルブ調整ユニット ３１ 蓋

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１２月２４日（１９９９．１２．２４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー シュヴァインフルト ドイツ連邦共和国 エッピンゲン ブレッ テナー シュトラーセ 31 (72)発明者 ミヒャエル シュテーヴェ ドイツ連邦共和国 ヒルシャイト ケラー シュトラーセ 82 (72)発明者 トーマス クロッツビューヒャー ドイツ連邦共和国 ルーダースベルク オ ーベラー ヴァイラー ９ (72)発明者 シュテファン ヴュンシュ ドイツ連邦共和国 ニュルンベルク アウ フゼスプラッツ 10アー Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA06 CA34 DA05 EA03 GA54 KA01 KA03 2F077 CC02 JJ01 JJ06 JJ08 JJ09 JJ12 JJ23

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ（１５、１６）とロータ（１２）との間の回転角度
   （α）の無接触検出のための測定装置であって、 前記ロータ（１２）の上には永久磁石（１３）が設けられており、前記ステー
   タ（１５、１６）と前記ロータ（１２）との間にはギャップ（１４）が存在し、
   前記ステータ（１５、１６）は少なくとも２つのセグメント（１５、１６、２０
   ）から成り、該少なくとも２つのセグメントは少なくとも１つの非導磁性ギャッ
   プ（１７）によって分離されており、少なくとも１つのギャップ（１７）には少
   なくとも１つの磁界感知素子（２５）が存在し、前記ステータ（１５、１６）の
   少なくとも一部分（１５）は前記ロータ（１２）と導磁性結合を持たない、ステ
   ータ（１５、１６）とロータ（１２）との間の回転角度（α）の無接触検出のた
   めの測定装置において、 前記ロータ（１２）は導磁性材料から成ることを特徴とする、ステータ（１５
   、１６）とロータ（１２）との間の回転角度（α）の無接触検出のための測定装
   置。
2. 【請求項２】 セグメントのうちの１つ（１６）には少なくとも１つの磁束
   戻し部分（２０）が設けられており、該磁束戻し部分（２０）はロータ（１２）
   を越えて突出していることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. 【請求項３】 セグメントのうちの１つ（１６）には少なくとも１つの磁束
   戻し部分（２０）が設けられており、ロータ（１２）は前記磁束戻し部分（２０
   ）を越えて突出していることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
4. 【請求項４】 ロータ（１２）と磁束戻し部分（２０）とは異なる厚さを有
   することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
5. 【請求項５】 セグメント（１５、１６）は対称的に形成されていることを
   特徴とする請求項１から４のうちの１項記載の測定装置。
6. 【請求項６】 セグメント（１５、１６）は非対称的に形成されていること
   を特徴とする請求項１から４のうちの１項記載の測定装置。
7. 【請求項７】 ロータ（１２）とステータ（１１）のセグメント（１５、１
   ６）とはディスク状に形成されていることを特徴とする請求項１から６のうちの
   １項記載の測定装置。
8. 【請求項８】 ロータ（１２）は監視すべき構成部材の軸（１１）に遊びの
   ないように配置されていることを特徴とする請求項１から７のうちの１項記載の
   測定装置。
9. 【請求項９】 ステータ（１５、１６）として使用される部材はセンサ（３
   ０）の蓋（３１）に統合されていることを特徴とする請求項１から８のうちの１
   項記載の測定装置を有するスロットルバルブセンサ。
10. 【請求項１０】 蓋（３１）はプラスティックから成り、ステータ（１５、
    １６）は前記蓋（３１）に射出成形されることを特徴とする請求項９記載のスロ
    ットルバルブセンサ。