JP2007522466A - 磁気角度位置センサー - Google Patents

Abstract

回転軸（Ｘ）の周りを、相対的に回転可能な２つのキャリア要素（１，２）の間に搭載される磁気角度位置センサーであって、
上記センサーは、第１に、上記回転軸（Ｘ）に対して直交する磁力線を有する磁場を延長する作業ゾーン（４）を規定する磁気胴体（３）、および、第２に、上記作業ゾーン内の上記磁力線にかかわるプローブであって、角度位置確認機能として信号（Ｓ）を提供するために、磁気部材（３）の上記作業ゾーン（４）内に延びる少なくとも１つのプローブ（５）を含む検出部材を具備し、
上記作業ゾーンにおいて、上記磁気部材が、２つの平行するマグネットセグメント、および、該マグネットセグメントに対して直交する方向に延び、該マグネットセグメントの端部を覆う２つの細長い強磁性体の磁極片を具備することを特徴とするセンサーである。

Description

本発明は、磁気角度位置センサーに関し、特に排出ガス再循環システムを調整するバルブ用の磁気角度位置センサーに関する発明である。

排出ガス再循環システムのバルブは、相対的に回転するように搭載される２つのキャリア要素を具備する。例えば、２つのキャリア要素には、流量調整用バタフライ（または、バルブ制御用シャフト）のバルブ本体とシャフトとが該当し、このキャリア要素の間に磁気角度位置センサーが一緒に搭載される。当該センサーは、第１に、回転軸に対して直交する磁力線を有する磁場を延長する作業ゾーンを規定する磁気部材を具備する。第２に、交差する磁力線に対するプローブの角度位置確認機能である電気信号を提供するために、磁力線の平面に対して直交する平面で、作業ゾーン内において延びる少なくとも１つの磁気検出用プローブを有する検出部材を具備する。

一般に、リニア信号を提供するセンサーを得ることが望まれる。しかし、このリニア性を要求することは、磁気部材に複雑な構造を与えなければならないことを意味し、この結果、得られる信号は、作業ゾーン内における名目上の位置に対するオフセット値となり、プローブに対して非常に敏感となる。

本発明の目的は、磁気部材にかかわるプローブの位置決めに、比較的敏感でない磁気角度位置センサーを提供することである。

本発明によれば、磁気部材は、２つの平行するマグネットセグメントと２つの細長い強磁性体の磁極片とを含む。この細長い磁極片は、マグネットセグメントに対して直交する方向に延び、マグネットセグメントの端部を覆っている。

上記のような磁気部材の配置は、１つの磁極片から反対側の磁極片まで延びるほとんど均一の磁場を、作業ゾーン内に構築させることを可能にし、さらに直交状態にすれば、磁力線はすべて互いに並行となる。

直交状態にすれば、プローブの位置が作業ゾーン内のどこにあろうと、当該プローブは、すべて同一角度で、すべて同一磁力となる磁力線と交差することになる。このため、プローブからの信号は、作業ゾーン内にあるプローブの位置とは無関係となる。従って、センサーにかかわるパーツ類の組立て許容誤差は、センサーが果たす角度検出の特性に何の影響も与えない。

さらに、磁気部材は、特に組み立てるのが単純となる。

本発明の変形実施例において、マグネットセグメントは棒状マグネットである。このとき、この棒状マグネットは、磁極片と協働して、作業ゾーンを規定するマグネットフレームを形成する。

本発明の別の変形実施例において、磁気部材は、マグネットセグメントを形成するフランジを有するＵ字形状のマグネットと、磁気部材の底部を形成するウェブ（Web）と、を含む。

この場合、上記磁気部材は、皿の形状部とマグネットの底部とが、作業ゾーン内の磁場の磁力を増加させることを助長させ、この結果、センサーの感度を向上させる。

本発明の特別な態様によれば、磁極片は、面取りした端部を有する。このことより、面取り部分は、磁力線を導き、磁極片の端部における磁気損失を制限するので、同様に磁場の磁力を増加させ、センサーの感度を向上させることを可能にする。

本発明の別の特別な態様によれば、検出器からの信号が実質上リニアとなる検出範囲にわたって、プローブが移動するように、センサーは２つのキャリア要素に結合する。したがって、磁気片に特殊な形を施すことを必要としないで、ほぼリニアの応答がセンサーから得られる。

本発明は、添付図面の図表を参照し、以下に記述した説明によって、より一層理解されるであろう。

図１に関連して、本発明のセンサーは、第１のキャリア要素と第２のキャリア要素とを含む装置の中に、従来からの方法で搭載される。これらのキャリア要素は、回転軸Ｘの周りを、相対的に回転することができる。第１のキャリア要素は、例えば、制御用シャフト１０の端部に固定されるプレート１によって構成される。制御用シャフト１０は、バルブ本体の内側の軸に搭載されるバタフライ部材の位置を制御する。一方、第２のキャリア要素は、バルブ本体に固定されたプレート２である。

磁気角度位置センサーは、第１に、第１のキャリア要素に固定される磁気部材３であって、センサー内部に作業ゾーン４を規定する磁気部材３を具備し、第２に、第２のキャリア要素に固定される磁気感度用プローブ５を含む検出部材を具備する。例証として、プローブ５はホール効果タイプであり、または磁気抵抗タイプでも可能である。

図１において、第１のキャリア要素および第２のキャリア要素を、組み立て前の状態で示す。組み立て後、プローブ５は、作業ゾーン４の内側に延びた状態となる。

図２に示す第１の変形実施例において、磁気部材３は、フレームの形状をしており、２つの棒状マグネット６と、２つの強磁性体の磁極片７とから成る。２つの棒状マグネット６は、フレームの２つの側面を規定するため平行に設置され、２つの磁極片７は、フレームの別の側面を規定するため直交する方向に設置される。磁極片７は、棒状マグネット６の端部を覆い、フレームの外側の側面で、面取りした縁部１１を有す。

上述のように形成された磁気フレームは、作業ゾーン４を規定しており、この規定された作業ゾーン４内で、磁場が図４に破線で示す磁力線を有して確立される。図４において、棒状マグネット６の端部から抜け出した磁力線は、磁極片７の面取り部分１１で導かれ、そして１つの磁極片７から反対側の磁極片に、これに加えて、直交する方向に延びていることを見ることができる。したがって、作業ゾーン４内における磁場は、並行状態で、かつ、作業ゾーン４全体においてほとんど一定となる磁力線を供給する。

図３に示す別の変形実施例において、磁気部材３は、皿の形状をしており、この皿は、第１にフランジ６’とウェブ８とを有するＵ字形状のマグネット１５、および第２にＵ字形状のマグネット１５の端部を覆うように延びている磁極片７からなる。フランジ６’は、上述の変形実施例における棒状マグネット６と類似の役割を果たす。上述の実施例と同様に、磁極片は、自身の端部に面取りした縁部を提示する。すなわち、磁極片は、また底部の面取りした縁部１２を提示し、この結果、Ｕ字形状のマグネット１５の形状に沿って、磁極片は面取りした端部を有することになる。

この変形実施例において、磁力線は、図４に表示した状況と同一となる。唯一の相違点は、以下のことである。フランジ６’から来る磁力線に並行する１つの磁極片から反対側の磁極片に延びるのに先行して、付加された磁力線が、ウェブ８の端部から抜け出し、磁極片７の面取りした端部１２を通過する。この結果、作業ゾーン４内における磁場の磁力を増加させるのに寄与する。

磁気部材３のフレームまたは皿の部分を規定する頂上部の平面は、回転軸Ｘに対して実質上直交する方向に設置されるので、このため、磁力線は、回転軸Ｘに対して直交する方向に延びる。プルーブ５が組み込まれた位置にあるとき、プルーブ５は、磁力線の平面に対して直交する平面で、作業ゾーン４内で延びる。

一定磁場を生成する本発明の磁気部材の利用は、いくつかの利点を提供する。
一定磁場を生成する磁気部材は、特に組み立てるのが容易である。本発明の磁気部材３を構成する部品は、形状が単純であり、互いにくっつくことができ、または非磁性によるサポートで取り付けることができる。
さらに、プローブ５の位置がどこであろうと、プローブ５は、プローブに対する角度がすべてで同一角度、かつ、すべてで同一磁力となる磁力線と交差する。
このようなセンサーは、２つの回転要素のずれに敏感でなく、すなわち、回転軸Ｘに対して偏心して設置されたプローブ５または磁気部材３に対して敏感でない。また、プローブ５が作業ゾーン４内に存在する磁場の中に完全に浸入したとき、このようなセンサーは、プローブ５が作業ゾーン４を通過する領域内での偏差にも敏感でない。

図５は、回転軸Ｘ周りのプローブの角度α（図４参照）の関数として、ホール効果センサーから得られる正弦関数の出力信号を示す。キャリア要素が相対的に動作する間、プルーブ５によって測定される磁場がゼロの地点から両側３５°に広がる作業レンジで、プローブ５が磁気部材３に対して旋回するように、プローブ５と磁気部材３とは、望ましくはキャリア要素に完全に結合する。この旋回する全範囲において、プローブ５からの信号Ｓは、実質上リニア性を保つ。

本発明は、上述の特定な実施例に限定されるものではない。しかし、本発明は、請求項で規定されるような発明の範囲内から導き出される一般的な変形例も含まれる。

特に、磁極片７は、面取りして示されているが、これは、デッドゾーンを取り除くことで、磁気損失を抑制することを可能にするためであり、デッドゾーンが有効でなく、磁力線が、この領域を通過するときは、磁極片７は、鋭いコーナーを有することもできる。

磁気部材にかかわる検出部材は、本発明の例では単一のプローブ５で構成しているが、検出部分は、プローブを重ねる方法または角度をずらして埋めていく方法で、複数のプローブを有することもできる。

本発明の磁気角度位置センサーの分解斜視図である。 第１の変形実施例における角度位置センサーの磁気部材の斜視図である。 第２の変形実施例における角度位置センサーの磁気部材の分解斜視図である。 磁気部材内に磁力線が示される磁気部材の平面図である。 センサーを搭載した２つのキャリア要素間の相対的角度位置の関数として、ホール効果センサーからの信号変化をプロットした図である。

Claims (7)

1. 回転軸（Ｘ）の周りを、相対的に回転可能な２つのキャリア要素（１，２）の間に搭載される磁気角度位置センサーであって、
   前記センサーは、第１に、前記回転軸（Ｘ）に対して直交する方向の磁力線を有する磁場を延長する作業ゾーン（４）を規定する磁気胴体（３）、および、第２に、前記作業ゾーン内で前記磁力線にかかわるプローブであって、角度位置確認機能として信号（Ｓ）を提供するために、磁気部材（３）の前記作業ゾーン（４）内に延びる少なくとも１つのプローブ（５）を含む検出部材を具備し、
   前記磁気部材が、２つの平行するマグネットセグメント（６、６’）、および、該マグネットセグメント（６、６’）に対して直交する方向に延び、該マグネットセグメントの端部を覆う２つの細長い強磁性体の磁極片（７）を具備することを特徴とするセンサー。
2. 前記マグネットセグメントが、棒状マグネット（６）であることを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
3. 前記磁極片（７）が面取りした端部（１１）を有することを特徴とする請求項２に記載のセンサー。
4. 前記磁気部材が、前記マグネットセグメントを形成するフランジ（６’）を有するＵ字形状のマグネット（１５）と、前記磁気部材（３）の底部を形成するウェブ（８）とを、含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
5. 前記磁極片（７）が、前記Ｕ字形状のマグネットの外形に追従するように面取りされた縁部（１１，１２）を有することを特徴とする請求項４に記載のセンサー。
6. 検出器（５）からの前記信号（Ｓ）が実質上リニアとなる検出範囲にわたって、前記プローブ（５）が移動するように、前記センサーは前記２つのキャリア要素（１，２）に結合することを特徴とする請求項１に記載のセンサー。
7. 作業レンジが、前記プローブ（５）によって測定される前記磁場がゼロとなる地点から、両側３５°に広がることを特徴とする請求項６に記載のセンサー。

Images