JP2017508981A - センサ磁石アッセンブリ - Google Patents

Abstract

センサ磁石アッセンブリが、軸（１３）に外嵌可能な中空円筒状の磁石支持体（１）を有しており、該磁石支持体（１）が、一方の端面側（Ｓ１）に磁石（３）のための収容部分（４）を有しており、磁石支持体（１）が、軸（１３）の外側歯列（１４）に遊びなしに接触するように設けられた弾性的に可撓性の内側歯列（１７）を有している。

Description

本発明は、センサ、特にホールセンサによって位置が検出可能である磁石のための保持部を有するアッセンブリに関する。

機械における互いに可動の構成部材の相対的な位置を測定するためには、周知のように、ホールセンサが適している。ホールセンサによる非接触式の測定法は、たとえば独国特許出願公開第１０２０１１１１５３０２号明細書に開示されている。

欧州特許第１２６０７８８号明細書に基づき、ホールセンサを備えた変速機シフト装置が公知である。この公知の変速機シフト装置のセンサアッセンブリは、ホール効果センサを備えた定置のエレメントと、この定置のエレメントを定置のボディに固定するための固定機構と、磁界発生器を備えた回動するエレメントとを有している。この回動するエレメントはプラスチック射出成形部材であってよい。センサアッセンブリによって、自動車変速機における、いわゆる「セレクトレバー」の位置が検出可能となっている。

自動車変速機に用いられる種々異なる操作装置が、独国特許出願公開第１０２００４０３８９５５号明細書および独国特許出願公開第１０２００６０５４９０１号明細書に基づき公知である。両公知例では、操作装置が、いわゆる「シングルモータ変速機アクチュエータ」である。

本発明の課題は、可動の部材に固定可能であると共に不動のセンサに対して相対的な位置が検出可能である磁石を備えたアッセンブリを、前述した先行技術に比べて、特に機械的な精度と製造の手間との間の有利な関係に関して改良することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を有するセンサ磁石アプリケーションによって解決される。このセンサ磁石アプリケーションは、軸に外嵌可能な、たとえばプラスチックから製造可能な中空円筒状の磁石支持体を有している。この磁石支持体の中心軸線は、軸の対称軸線に合致している。磁石支持体は、その両端面側のうちの一方の端面側に磁石、つまり永久磁石のための収容部分を有している。さらに、磁石支持体は、軸の外側歯列または軸に固く結合された構成部分の外側歯列に遊びなしに接触するように形成された、弾性的に可撓性の内側歯列を有している。

磁石支持体の内側歯列の弾性は、磁石支持体の中空円筒状の領域の材料特性によって提供することができる。好適な態様では、磁石支持体が、その中心軸線に対して平行な複数のスリットを有している。これらのスリットは、内側歯列の弾性的な可撓性に著しく寄与している。好ましくは、内側歯列の歯の個数が、スリットの個数に対応している。磁石支持体の２つのスリットの間の部分は、それぞれ薄片として形成されている。各薄片は、磁石支持体の内側歯列の１つの歯を成している。

特に有利な態様では、各薄片の弾性的な可撓性が、磁石支持体の周方向において半径方向よりも少なくなっている。これによって、１つには、軸の外側歯列への磁石支持体の被嵌め時に、個々の薄片から成るアッセンブリを十分に拡張できることが保証される。もう１つには、個々の薄片の全体的にほぼ円筒状のアッセンブリの周方向での薄片の比較的剛性的な構成によって、軸への磁石支持体の遊びなしの不動の位置固定が付与されている。薄片の個数は、特に磁石支持体の寸法に関連して幅広い範囲で変更されてよい。たとえば、薄片の個数は、５つ以上８つ以下、特に６つであってよい。また、単に３つの薄片または８つよりも多くの薄片を備えた磁石支持体も実現可能である。ただ２つの薄片を備えた態様さえ実現可能である。代替的な態様では、薄片の機能が、磁石支持体の、円形と異なる形状の弾性的な横断面構造によって置き換えられる。

有利な態様によれば、磁石のための収容部分が、支承箇所として設けられた円筒状の外壁を有しており、この外壁の直径が、磁石支持体の、内側歯列を有する中間の部分に比べて大きな直径を有している。代替的な態様では、支承箇所として機能する少なくとも１つの外壁が、磁石支持体の中間の部分の直径よりも小さい直径を有している。磁石支持体に設けられた続く部分との関係で比較的小さな直径を有する支承箇所は、特に当該支承箇所が接続構造体のカバー内に収容されて位置固定される場合に考慮される。

磁石のための収容部分が位置する端面側では、磁石支持体が好ましくは閉鎖されている。磁石の安定した保持が付与されている限り、磁石の側での磁石支持体の開いた構造も可能である。これに対して、反対の端面側では、磁石支持体は、いずれにせよ開いており、これによって、磁石支持体を軸の外側歯列に外嵌することができるようになっている。

磁石支持体の、磁石のための収容部分と反対の開いた端面側では、選択的に、磁石支持体が、支承箇所として設けられた円筒状の別の外壁を有している。この外壁は、磁石支持体の、内側歯列を有する中間の部分に比べて肉厚にされている。たとえば、磁石支持体の開いた側における円筒状の外壁の直径は、磁石支持体の閉じられた側における円筒状の外壁の直径に相当している。

磁石支持体の高さとして、この磁石支持体の、軸および磁石支持体の軸方向で測定した延在長さが定義されている。磁石支持体の、スリットを備えた中間の部分は、好ましくは、磁石支持体の高さの少なくとも半分の高さにわたって延在している。相応して、磁石支持体の、支承箇所として機能する肉厚にされた両端領域の高さの総和は、好ましくは、磁石支持体の全高さの半分よりも小さい高さ、特に１／４よりも小さい高さに寸法設定されている。こうして、軸方向で磁石支持体のために提供された構成スペースの大部分が、磁石支持体の、フレキシブルに形成された部分のために使用される。本発明と異なり、磁石支持体全体を極めて剛性的に形成して、あらゆる軸方向運動を可能な限り排除すべき場合には、本発明ほどフレキシブルでない比較的短い複数の薄片を備えた磁石支持体の態様も使用可能である。

好適な態様では、磁石支持体を取り付けることができる軸は、軸端片を有している。この軸端片は外側歯列を有していて、軸に設けられた隣接する部分と比較して太くされている。軸端片の、軸方向で測定した長さは、好ましくは、磁石支持体の、スリットを備えた中間の部分の、同じ方向で測定した長さよりも少なく寸法設定されている。この態様では、軸が磁石支持体に専ら軸端片の領域で接触している。隣接する比較的細い軸部分は、環状ギャップを形成するように、磁石支持体の内側歯列から間隔を置いて配置されている。軸と磁石支持体との組立てを容易にするためには、軸端片の先端が、好ましくは外側歯列の導入面取り部および／または導入斜面の形態に先細りにされている。

センサ磁石アッセンブリは、特に変速機アクチュエータおよび／またはクラッチアクチュエータに使用可能である。このようなアクチュエータは、たとえば自動化された手動変速機およびデュアルクラッチ変速機に使用される。また、センサ磁石アッセンブリは、たとえばブレーキアクチュエータにも使用可能である。全ての事例において、磁石支持体は、好ましくは、機械の内部に可動に支承された機械部材に位置している。

センサ磁石アッセンブリに用いられる磁石支持体の斜視図である。 センサ磁石アッセンブリに用いられる磁石支持体の図１と別の斜視図である。 磁石支持体を保持するために設けられた、外側歯列を有する軸を示す図である。 軸に取り付けられた磁石支持体の断面図である。 磁石支持体の第２の実施の形態を示す図である。 図１〜図５に示した磁石支持体の組込み状況の断面図である。

図１および図２に示す磁石支持体１は、センサ磁石アッセンブリの一部である。このセンサ磁石アッセンブリは、シングルモータアクチュエータとして形成された、全体を符号２で示す変速機アクチュエータに使用される。この変速機アクチュエータ２の原理的な機能については、冒頭で引用した先行技術に記載されている。

磁石支持体１はプラスチック射出成形部材として製造されていて、中空円筒形状を有している。磁石支持体１の第１の端面側Ｓ１では、プレート状の磁石３、つまり永久磁石が、磁石支持体１の一体の構成部分である収容部分４内に保持されている。この収容部分４は、磁石３の形状に適合されたポット状の構造を有していて、支承箇所として機能する円筒状の外壁５を備えている。第２の支承箇所が、同じく円筒状の外壁６によって形成されている。この外壁６は、磁石支持体１の、収容部分４と反対の側に位置する符号Ｓ２で示した端面側に位置している。両方の円筒状の外壁５，６は、図示の実施の形態では、互いに等しい直径ＤＡを有している。言葉上、収容部分４と区別するために、磁石支持体１の、端面側Ｓ２に隣接して外壁６を有する部分を、支承部分７とも呼ぶことにする。収容部分４および支承部分７の、それぞれ磁石支持体１の軸方向で測定した高さは、符号Ｈ４または符号Ｈ７で示してある。磁石支持体１の同じ方向で測定した全高さは、符号Ｈ１で示してある。

収容部分４と支承部分７との間には、磁石支持体１の中間部分８が位置している。この中間部分８は、前述した部分４，７よりも著しく肉薄に形成されている。中間部分８は中空円筒状に形成されていて、テーパ部９を有している。このテーパ部９は、中間部分８の外側表面でも内側表面でも円錐形状を描いていて、収容部分４よりも支承部分７の近くに位置している。中間部分８の、テーパ部９と支承部分７との間の領域に付与された最大の直径は、符号Ｄ８ａで示してある。中間部分８の、テーパ部９と収容部分４との間の領域に付与された、直径Ｄ８ａに比べて小さい直径は、符号Ｄ８ｂで示してある。中間部分８と同様に支承部分７も中空であり、これによって、磁石支持体１は、端面側Ｓ２では開いているのに対して、収容部分４では閉鎖されている。

磁石支持体１は、中間部分８に、軸方向に延びる互いに平行な６つのスリット１０を有している。これらのスリット１０の間には、それぞれ１つの薄片１１が形成されている。これらの薄片１１の外側の表面が一緒に中間部分８の円筒形状を形成しているのに対して、各薄片１１の内面は歯１２として形成されている。薄片１１の各々は、ほぼ円筒状の磁石支持体１の半径方向に、際立った弾性的な可撓性を有している。これに対して、中間部分８ひいては磁石支持体１全体の周方向への薄片１１の可撓性は、比較的少なくなっている。中間部分８の周方向における各薄片１１の延在長さは、薄片１１の、磁石支持体１の半径方向で測定した平均的な厚さよりも大きく寸法設定されている。

センサ磁石アッセンブリを組み立てる場合には、磁石支持体１が、符号１３で示した軸に被せ嵌められる。この軸１３は外側歯列１４を有している。この外側歯列１４は軸端片１５に位置している。この軸端片１５は、軸１３の、隣接する軸部分１６と比較して太くされていて、全体を符号１７で示した、磁石支持体１の、複数の歯１２により形成された内側歯列に比べて、過大寸法を有している。

特に図３に示す軸１３の個別図から明らかであるように、軸端片１５は、外側歯列１４に設けられた導入面取り部１８と導入斜面１９とを有している。さらに、軸端片１５を磁石支持体１内へより容易に導入するために、支承部分７が、漏斗状に拡張された導入開口２０を有している。

磁石３を含む磁石支持体１と軸１３とを組み立てて、センサ磁石アッセンブリを形成するためには、遅くとも軸端片１５がテーパ部９に押し通される際に、薄片１１が互いに拡開される。ただし、その際、磁石支持体１の全高さＨ１は大幅には変化させられない。中間部分８の、磁石支持体１の軸方向で測定した高さＨ８は、磁石支持体１の全高さＨ１の３／４よりも大きく寸法設定されている。

軸端片１５の外側歯列１４による磁石支持体１の薄片１１の拡張と、この薄片１１の著しく方向依存性の弾性とによって、磁石支持体１は軸１３に遊びなしに安定した状態で保持されている。このとき、磁石支持体１はその周辺構造体に３つの箇所でのみ接触している、つまり、１つは、磁石支持体１の内部中間に形成された、内側歯列１７と外側歯列１４との間の接触箇所で接触していて、残りは、磁石支持体１の両端面側Ｓ１，Ｓ２に隣接した円筒状の外壁５，６で接触している。磁石支持体１は、その開いた端面側Ｓ２、すなわち磁石３と反対の端面側Ｓ２において、外壁５，６が支承されている構成部分２１に位置固定リング２２によって軸方向で位置固定されている。軸部分１６と内側歯列１７との間には、端面側Ｓ２から認めることができる環状ギャップ２３が形成されている。

磁石３の位置は、符号２４で示したセンサ、つまりホールセンサによって検出可能である。センサ磁石アッセンブリは、上述した形式で簡単に組立て可能であるだけでなく、破壊せずに分解可能でもある。磁石支持体１と軸１３との構造に基づき、センサ磁石アッセンブリの欠陥を伴う組立てが実際に排除される。さらに、センサ磁石アッセンブリの組立て時の中間部分８の十分な拡張によって、異なる構成部材の場合に生じてしまう誤差または温度に起因した寸法変化が確実に補償される。同時に、軸１３の半径方向での薄片１１の意図的な可撓性の構造によって、センサ磁石アッセンブリの組立てが、少ない組立て力で可能となる。

図５に示す実施の形態では、前述した実施の形態と異なり、磁石支持体１が、ただ１つの支承箇所、つまり収容部分４の領域における支承箇所しか有していない。これによって、磁石支持体１は、構成部分２１内にまたは軸１３に２つの箇所でしか保持されていない。この保持は、収容部分４およびパイロットとも呼ばれる軸端片１５での保持である。これに対して、この形態では中間部分８に比べてほんの僅かに拡張されているにすぎない、開いた端面側Ｓ２に隣接した外壁６の領域では、磁石支持体１と、この磁石支持体１を取り囲む構成部分２１との間に、接触箇所は付与されていない。

ＤＡ 収容部分および支承部分の直径
Ｄ８ａ 中間部分の最大の直径
Ｄ８ｂ 中間部分の最小の直径
Ｈ１ 磁石支持体の全高さ
Ｈ４ 収容部分の高さ
Ｈ７ 支承部分の高さ
Ｈ８ 中間部分の高さ
Ｓ１，Ｓ２ 端面側
１ 磁石支持体
２ 変速機アクチュエータ
３ 磁石
４ 収容部分
５ 収容部分の外壁
６ 支承部分の外壁
７ 支承部分
８ 中間部分
９ テーパ部
１０ スリット
１１ 薄片
１２ 歯
１３ 軸
１４ 外側歯列
１５ 軸端片
１６ 軸部分
１７ 内側歯列
１８ 導入面取り部
１９ 導入斜面
２０ 導入開口
２１ 構成部分
２２ 位置固定リング
２３ 環状ギャップ
２４ センサ

Claims (10)

1. センサ磁石アッセンブリであって、該センサ磁石アッセンブリが、軸（１３）に外嵌可能な中空円筒状の磁石支持体（１）を備えており、該磁石支持体（１）が、その両端面側のうちの一方の端面側（Ｓ１）に磁石（３）のための収容部分（４）を有しており、前記磁石支持体（１）が、前記軸（１３）の外側歯列（１４）に遊びなしに接触するように設けられた弾性的に可撓性の内側歯列（１７）を有していることを特徴とする、センサ磁石アッセンブリ。
2. 前記磁石支持体（１）の前記内側歯列（１７）の弾性が、前記磁石支持体（１）の壁に設けられた複数のスリット（１０）によって提供されている、請求項１記載のセンサ磁石アッセンブリ。
3. 前記磁石支持体（１）の前記内側歯列（１７）の歯（１２）の個数が、前記スリット（１０）の個数に対応しており、それぞれ周方向で隣り合った２つの前記スリット（１０）の間に、ただ１つの前記歯（１２）を有する薄片（１１）が形成されている、請求項２記載のセンサ磁石アッセンブリ。
4. 各々の前記薄片（１１）の弾性的な可撓性が、前記磁石支持体（１）の周方向において半径方向よりも少なくなっている、請求項３記載のセンサ磁石アッセンブリ。
5. 前記磁石支持体（１）が、２つ以上８つ以下の前記薄片（１１）を有している、請求項３または４記載のセンサ磁石アッセンブリ。
6. 前記磁石（３）のための前記収容部分（４）が、支承箇所として設けられた円筒状の外壁（５）を有しており、該外壁（５）の直径（ＤＡ）が、前記磁石支持体（１）の、弾性的に可撓性の前記内側歯列（１７）を有する部分の最大の直径（Ｄ８ａ）よりも大きく寸法設定されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ磁石アッセンブリ。
7. 前記磁石支持体（１）が、前記収容部分（４）と反対の端面側（Ｓ２）に、支承箇所として設けられた円筒状の別の外壁（６）を有しており、該外壁（６）の直径（ＤＡ）が、前記収容部分（４）の前記外壁（５）の前記直径に相当している、請求項６記載のセンサ磁石アッセンブリ。
8. 前記支承箇所として設けられた円筒状の前記外壁（５，６）の、中空円筒状の前記磁石支持体（１）の軸方向で測定した高さ（Ｈ４，Ｈ７）の総和が、前記磁石支持体（１）の、同じ方向で測定した全高さ（Ｈ１）の半分の高さよりも少ない高さに相当している、請求項７記載のセンサ磁石アッセンブリ。
9. 前記センサ磁石アッセンブリが、軸端片（１５）を有しており、該軸端片（１５）が、前記軸（１３）の、隣接する軸部分（１６）と比較して太くされていて、前記磁石支持体（１）の前記内側歯列（１７）に接触する前記外側歯列（１４）を有しており、前記軸（１３）が、前記磁石支持体（１）に専ら前記軸端片（１５）の領域で接触しているのに対して、隣接する前記軸部分（１６）は、環状ギャップ（２３）を形成するように、前記内側歯列（１７）から間隔を置いて配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサ磁石アッセンブリ。
10. 変速機アクチュエータ、ブレーキアクチュエータまたはクラッチアクチュエータへの請求項１記載のセンサ磁石アッセンブリの使用。

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