JP2018528419A - センサアセンブリ - Google Patents

Abstract

センサアセンブリ（１１８）が、ハウジング、遮蔽部材（１５６）、磁界センサ（１５８）、および感知磁石（１２６）を含む。ハウジングは、少なくとも電磁コイルの近傍に取り付けられるように構成され、電磁コイルは、第１の磁界を生成し、第１の磁界の強度に基づいて、可動部品を軸に沿って線形に移動させる。感知磁石（１２６）は、可動部品に結合して可動部品とともに移動するように構成される。磁界センサ（１５８）および感知磁石（１２６）は、遮蔽部材（１５６）によって画定された遮蔽チャンバ内に配置され、遮蔽部材は、磁界センサおよび感知磁石を第１の磁界から遮蔽するために、鉄系である。磁界センサは、感知磁石によってもたらされる第２の磁界に応答して電気特性を検出し、軸に沿って可動部品の位置を監視する。
【選択図】図６

Description

本明細書の主題は、一般に、少なくとも１つの可動部品の位置を検出するために使用されるセンサアセンブリに関する。

いくつかの知られているデバイスは、電磁コイルを使用し、電磁コイルによって生成される磁界に基づいて、デバイスの別の部品を移動させる。いくつかの知られているデバイスの例には、車両の適用分野におけるいくつかの車両ディファレンシャルシステムおよびトランスミッションクラッチシステムが含まれる。ディファレンシャルシステムは、ロッキングディファレンシャルまたはリミテッドスリップディファレンシャルとすることができ、したがって電磁コイルは、磁界を生成して、回転または静止しているディスクまたはリングを、コイルに対して軸方向に移動させる。ディスクは、ロッキングディファレンシャル内で、同じ心棒に取り付けられた２つの車輪をロックするために使用することができ、したがって２つの車輪は、同じ速度で回転する。
別法として、ディスクは、２つの車輪のそれぞれに印加されるトルクを個々に制御しながら、同じ心棒の車輪が異なる速度で回転することを可能にするリミテッドスリップディファレンシャル内で使用することができる。電磁コイルに対するディスクの軸方向位置を追跡することは、そのようなデータを使用して、ディスクが特定の時点で、ディスクに係合するディファレンシャルシステムのロッキングギアに係合されているか、それともロッキングギアから係合解除されているかを判定または検証することができるので望ましい。また、ディスク、ロッキングギア、または別の部品の摩耗は、磁界に応答したディスクの移動の範囲およびディスクの停止位置に影響を及ぼす可能性があるため、ディスクの位置に関するデータは、保守が示唆されまたは必要であるかどうかを判定する際にも有用となることができる。

可動部品の位置を追跡するには、センサが使用されることが多い。これらのセンサは、可動部品の移動を監視するために、それぞれのデバイスのケーシング内に嵌るように小型でなければならない。非接触の磁気センサは、概して信頼性が高いが、そのような磁気センサは、センサ磁界に基づいて機能しており、磁界干渉による誤差および不正確を起こしやすい。たとえば、電磁コイルによって生成されるコイル磁界は、ノイズをもたらすことによって、コイル磁界内に位置する典型的な磁気センサに干渉することになり、それによりセンサは、コイル磁界に起因する磁束からセンサ磁界に起因する検出された磁束を区別するのが困難になり、不正確を招く。磁気センサを電磁コイルから遠ざけて、検出される信号内でコイル磁界からのノイズを低減させることは、空間的な制約のため現実的でないことがある。

外部磁界の影響を低減させることによって、位置感知の精度を改善する位置感知システムが依然として求められている。

解決策は、本明細書に記載するセンサアセンブリによって提供され、センサアセンブリは、ハウジング、遮蔽部材、感知磁石、および磁界センサを含む。ハウジングは、前面と背面との間に延びる。ハウジングは、電磁コイルの上または近傍の少なくとも１つに取り付けられるように構成され、電磁コイルは、第１の磁界を生成し、第１の磁界の強度に基づいて、可動部品を電磁コイルに対して前進位置と後退位置との間で軸に沿って線形に移動させるように構成される。遮蔽部材は、ハウジング内に配置される。遮蔽部材は、遮蔽チャンバを画定する。感知磁石は、可動部品とともに移動するように可動部品に結合されるように構成される。感知磁石は、遮蔽チャンバ内に配置される。磁界センサは、遮蔽チャンバ内に配置される。磁界センサは、感知磁石によってもたらされる第２の磁界に応答して電気特性を検出し、軸に沿って可動部品の位置を監視する。遮蔽部材は、電磁コイルによって生成される第１の磁界から磁界センサおよび感知磁石を遮蔽するために、鉄系材料から構成される。

本発明について、添付の図面を参照して例として次に説明する。

一実施形態による機械デバイス上の位置感知システムの左側斜視図である。 一実施形態による機械デバイス上の位置感知システムの右側斜視図である。 センサアセンブリの感知磁石なしで示すセンサアセンブリの斜視図である。 感知磁石なしで示すセンサアセンブリの分解斜視図である。 一実施形態によるセンサアセンブリおよび電磁ロックアセンブリの一部分の正面斜視図である。 一実施形態によるセンサアセンブリおよび電磁ロックアセンブリの一部分の背面斜視図である。 一実施形態による１つの位置におけるセンサアセンブリおよび電磁ロックアセンブリの簡略上面図である。 一実施形態による別の位置におけるセンサアセンブリおよび電磁ロックアセンブリの簡略上面図である。 一実施形態による第３の位置におけるセンサアセンブリおよび電磁ロックアセンブリの簡略上面図である。 一実施形態によるロッキングリングの線形位置上に磁界センサによって検出された電気特性を示すグラフである。

図１は、一実施形態による機械デバイス１０２上の位置感知システム１００の左側斜視図である。位置感知システム１００は、様々な車両および産業の適用分野において、設定された経路に沿って線形に移動する部品など、機械デバイス１０２の可動部品の位置を検出するために使用することができる。図１に示す１つの非限定的な例として、機械デバイス１０２は、自動車またはトラックなどの車両のディファレンシャルシステム１０２である。ディファレンシャルシステム１０２は、複数のギア１０４（図２により詳細に示す）と、ギア１０４を取り囲むケース１０６とを含む。ディファレンシャルシステム１０２はまた、ディファレンシャルシステム１０２を対応する車輪（図示せず）に結合するためにそれぞれのシャフト（図示せず）を受け取る２つの孔１０８を画定する。

一実施形態では、ディファレンシャルシステム１０２は、ロッキングディファレンシャル、リミテッドスリップディファレンシャル、または単純なオープンディファレンシャルでない別のタイプのディファレンシャルである。ディファレンシャルシステム１０２は、トルクの分配および／または車輪の相対速度を制御するためにディファレンシャルシステム１０２の構成を選択的に制御するように構成された電磁ロックアセンブリ１１０を含む。電磁ロックアセンブリ１１０は、電磁コイル１１２および可動部品１１４を含む。電磁コイル１１２（本明細書では、コイル１１２と呼ぶ）は、電流を受け取って磁界（本明細書では、第１の磁界と呼ぶ）を生成するように構成される。可動部品１１４は、コイル１１２に隣接して配置され、少なくとも部分的に鉄系材料から構成されており、したがって第１の磁界は、磁界の強度に応じて可動部品１１４に磁力を印加する。この磁力は、ディファレンシャルシステム１０２の１つまたは複数のギア１０４の方へ、かつ／またはギア１０４から離れる方へ、可動部品１１４を軸方向に移動させるように構成される。１つまたは複数の実施形態では、可動部品１１４は、概して平面の板またはディスクであり、本明細書では、ロッキングリング１１４と呼ぶ。

位置感知システム１００は、ディファレンシャルシステム１０２の電磁ロックアセンブリ１１０と、センサアセンブリ１１８とを含む。センサアセンブリ１１８は、ロッキングリング１１４の位置を監視するように構成される。センサアセンブリ１１８は、ロッキングリング１１４の位置を表す電気信号を遠隔デバイスまたは制御システム（図示せず）へ伝送するように構成される。ロッキングリング１１４の位置を使用して、ディファレンシャルシステム１０２の現在の構成を判定または検証し、ディファレンシャルシステム１０２に対する保守が示唆されまたは必要とされているかどうかなどを判定することができる。たとえば、センサアセンブリ１１８は、ロッキングリング１１４が過去にどのように動いたかと比較して、１つの方向における移動の範囲または移動の速度などのロッキングリング１１４の移動のし方の変化を検出することができる。この情報を使用して、保守が示唆されまたは必要とされているかどうかを示すことができる。

センサアセンブリ１１８は、電磁ロックアセンブリ１１０の上または近傍に取り付けられる。図示の実施形態では、センサアセンブリ１１８は、コイル１１２を取り囲む電磁ロックアセンブリ１１０のカバー１２０に取り付けられる。図１では、カバー１２０内のコイル１１２を表示するために、カバー１２０の一部分を除去して示す。センサアセンブリ１１８は、カバー１２０に接続してコイル１１２に電流を供給するコネクタ本体１２２を介して、カバー１２０に間接的に取り付けられる。他の実施形態では、センサアセンブリ１１８は、カバー１２０に直接取り付けることができ、ケース１０６に取り付けることができ、またはディファレンシャルシステム１０２とは離れているが電磁ロックアセンブリ１１０の近傍に位置するパネルもしくはデバイスに取り付けることができる。

図２は、一実施形態による機械デバイス１０２上の位置感知システム１００の右側斜視図である。図２では、ケース１０６内のギア１０４をよりよく示すために、ケース１０６がディファレンシャルシステム１０２から除去されている。ロッキングリング１１４は、コイル１１２に対して前進位置と後退位置との間でロッキング軸１１６に沿って線形に移動するように構成される。後退位置は、ロッキングリング１１４が横切る経路に沿って、ロッキングリング１１４がコイル１１２に対して最も近づく（たとえば、最も近傍にくる）位置である。図示の実施形態では、ロッキングリング１１４は後退位置にある。前進位置は、この経路に沿って、ロッキングリング１１４がコイル１１２から最も遠ざかる（たとえば、最も遠位にくる）位置である。ロッキングリング１１４の移動は、少なくとも部分的に、コイル１１２によって生成される第１の磁界の強度に基づいて行うことができる。
電磁ロックアセンブリ１１０は、ロッキングリング１１４が後退位置の方へ付勢されており、十分な電流がコイル１１２に供給され、ロッキングリング１１４を後退位置から離して前進位置の方へ移動させるのに十分な強度を有する第１の磁界を生成するまで後退位置にあるように構成することができる。コイル１１２への電流が止まり、または少なくとも低減したとき、第１の磁界の強度は降下し、ロッキングリング１１４は、ばねなどによって供給される付勢力のために後退位置の方へ戻る。別法として、ロッキングリング１１４は、前進位置の方へ付勢することができ、生成される磁界は、ロッキングリング１１４を後退位置の方へ引っ張ることができる。別の実施形態では、電磁コイル１１２は、第１の磁界の向きを変化させるように制御することができ、したがって磁界は、第１の磁界の向きでロッキングリング１１４を前進位置へ押し、第２の磁界の向きでロッキングリング１１４を後退位置へ引っ張る。そのような実施形態では、どちらの方向の移動も磁界によって制御されるため、ロッキングリング１１４は任意選択で、後退位置または前進位置のいずれの方へも付勢されない。

コイル１１２に対するロッキングリング１１４の位置が異なることで、ディファレンシャルシステム１０２も異なる構成となる。たとえば、ロッキングリング１１４をコイル１１２から離れて前進位置へ移動させることで、ロッキングリング１１４は、ギアのうちの１つの相補形ギア１０４Ａに係合してディファレンシャルシステム１０２をロックすることができ、したがってディファレンシャルシステム１０２に取り付けられた車輪は、共通の速度で回転する。ロッキングリング１１４がギア１０４Ａに係合するとき、ギア１０４Ａからのラグ１２８または他の突起を、ロッキングリング１１４のスロット１３０内に受け取ることができる。ロッキングリング１１４は、回転方向に定位置で固定することができ、したがってギア１０４Ａは、ロッキングリング１１４と係合している間は回転が制限される。ロッキングリング１１４が後退位置の方へ移動することで、ロッキングリング１１４は、ギア１０４Ａを係合解除してディファレンシャルシステム１０２をロック解除することができ、したがって車輪は、同じ速度で回転することに制限されない。
センサアセンブリ１１８は、ロッキングリング１１４の位置を監視して、ロッキングリング１１４がギア１０４Ａに係合されているか否かを判定するように構成される。ディファレンシャルシステム１０２は、ロッキングリング１１４がギア１０４Ａに係合されているときはロック構成にあることができ、ロッキングリング１１４がギア１０４Ａに係合していないときはロック解除構成にあることができる。したがって、センサアセンブリ１１８を使用して、ディファレンシャルシステム１０２がロック構成にあるか、それともロック解除構成にあるかを判定することができる。

上記の例では、ディファレンシャルシステム１０２のロック構成およびロック解除構成について説明したが、別法として、ロッキングリング１１４の移動は、滑りを防止するロック構成と完全な滑りを可能にするロック解除構成との間で、車輪間の滑りの量を制御することができる（たとえば、リミテッドスリップディファレンシャルシステムの場合）。さらに、ロッキングリング１１４は、任意選択で、ギア１０４に係合する代わりに、ワッシャまたはベアリングもしくはブッシングの端部などの平坦な表面を押し付けるように構成することができる。

図１では、機械デバイス１０２はディファレンシャルシステム１０２であるが、本明細書に記載する位置感知システム１００の主題は、ディファレンシャルシステムとの使用に限定されるものではない。別法として、位置感知システム１００は、トランスミッションシステムならびに可動部品を伴う他の車両および非車両デバイスとともに使用することができる。たとえば、センサアセンブリ１１８を使用して、磁界によって作動する可動クラッチの位置を監視することができる。

例示的な実施形態では、センサアセンブリ１１８は、ディファレンシャルシステム１０２の通常使用中、コイル１１２によって生成される第１の磁界から、センサアセンブリ１１８内に収容された電磁感知部品を遮蔽するように構成される。この遮蔽により、第１の磁界によって引き起こされる電磁干渉が低減され、それによって感知された電気信号内のノイズが低減され、ロッキングリング１１４の位置を監視するセンサアセンブリ１１８の信頼性および精度が改善される。

センサアセンブリ１１８は、感知磁石１２６がロッキングリング１１４の移動とともに移動するようにロッキングリング１１４に機械的に結合された感知磁石１２６の位置を検出することによって、ロッキングリング１１４の位置を監視するように構成される。したがって、コイル１１２によって生成される第１の磁界は、ロッキングリング１１４、さらに感知磁石１２６を強制的に移動させる。感知磁石１２６は、連結アーム１３２および１つまたは複数の締結具（図示せず）を介して、ロッキングリング１１４に機械的に結合することができる。感知磁石１２６は、永久双極磁石とすることができる。本明細書により詳細に説明するように、センサアセンブリ１１８は、感知磁石１２６によって生成される磁界（本明細書では、第２の磁界と呼ぶ）に基づいて、感知磁石１２６の位置および動きを検出するように構成される。感知磁石１２６および第２の磁界を検出する電気感知部品は、センサアセンブリ１１８によって、電磁コイル１１２によって生成される第１の磁界によって引き起こされる電磁干渉から遮蔽される。

図３は、感知磁石１２６なしで示すセンサアセンブリ１１８の斜視図である。センサアセンブリ１１８は、前面１３６と背面１３８との間に延びるハウジング１３４を含む。ハウジング１３４は、前面１３６と背面１３８との間に延びる壁１４０を含む。ハウジング１３４の壁１４０は、閉鎖空洞１４２を画定する。蓋１４４が、ハウジング１３４の前面１３６で開口１４６（図４に示す）を覆う。ハウジング１３４は、底面１４８、上面１５０、左側面１５２、および右側面１５４をさらに画定する。本明細書では、「上」、「底」、「前面」、「背面」、「第１」、「第２」、「左」、および「右」などの相対的または空間的な用語は、参照する要素を区別するためだけに使用し、センサアセンブリ１１８内で、重力に対して、またはセンサアセンブリ１１８の周囲環境内で、特定の位置または向きを必ずしも必要とするものではない。

図４は、感知磁石１２６なしで示すセンサアセンブリ１１８の分解斜視図である。ハウジング１３４、蓋１４４、および感知磁石１２６（図１に示す）に加えて、センサアセンブリ１１８は、遮蔽部材１５６および磁界センサ１５８を含む。遮蔽部材１５６は、第１の端部１６０から第２の端部１６２へ延びる。遮蔽部材１５６は、少なくとも３つの壁１６４を含むことができ、壁１６４はそれぞれ、第１の端部１６０から第２の端部１６２へ延びる。遮蔽部材１５６は、少なくとも３つの壁１６４間に遮蔽チャンバ１６６を画定する。磁界センサ１５８および感知磁石１２６は、センサアセンブリ１１８を組み立てた後、遮蔽チャンバ１６６内に配置される。遮蔽部材１５６は、金属または鉄を含有する金属合金などの鉄金属材料から構成される。たとえば、遮蔽部材１５６は、軟鋼、炭素鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼などから形成することができる。

遮蔽部材１５６の鉄金属材料により、遮蔽部材１５６は、磁界センサ１５８および感知磁石１２６（図２に示す）を、電磁コイル１１２（図１に示す）によって生成される第１の磁界から遮蔽することが可能になる。遮蔽部材１５６の鉄系の壁１６４は、第１の磁界を引き付け、したがって磁力線は、コイル１１２を通る電流の方向に応じて、遮蔽部材１５６を通って第１の端部１６０から第２の端部１６２へまたは逆の向きに延びる。たとえば、第１の磁界は、遮蔽チャンバ１６６を通り抜けさせるのではなく、またはそれよりかなり大きい程度で、遮蔽部材１５６の壁１６４に沿って、または壁１６４にわたって通すことができる。第１の磁界が遮蔽チャンバ１６６の周りに通される結果、遮蔽チャンバ１６６内の磁界センサ１５８および感知磁石１２６は、第１の磁界に起因する干渉をほとんど受けなくなる。第１の磁界について、遮蔽部材１５６の壁１６４によって画定される経路に沿って通されると説明したが、磁界は電流のように物理的に動きまたは流れるのではなく、そのような動きへの言及は、センサアセンブリ１１８と相互作用する第１の磁界の磁力線の方向を説明するために、説明のみを目的とすることを理解されたい。

遮蔽部材１５６は、壁１６４で切り取ると、概して矩形、長円形、円形、三角形などの断面形状を有することができる。図示の実施形態では、遮蔽部材１５６は、丸い角を有する矩形の形状を画定する４つの壁１６４を有するが、他の実施形態では、遮蔽部材１５６は、様々な他の形状を有することができる。壁１６４のうちの１つは、少なくとも部分的に第１の端部１６０と第２の端部１６２との間の長さに延びる第１の開放部分１６８を壁１６４内に画定することができる。開放部分１６８は、感知磁石１２６（図２に示す）のために遮蔽チャンバ１６６へのアクセスを提供する。図示の実施形態では、第１の開放部分１６８は、遮蔽部材１５６の底壁１６４Ａを通って延びる。第１の開放部分１６８は、第１の端部１６０と第２の端部１６２との間の遮蔽部材１５６の長さ全体に延び、したがって遮蔽部材１５６は、開放部分１６８にわたって連続していない。
たとえば、図示の実施形態では、底壁１６４Ａは、第１の開放部分１６８にわたって延びておらず、遮蔽部材１５６の右側壁１６４Ｂに接続しない。遮蔽部材１５６はまた、遮蔽部材１５６の左側壁１６４Ｃに沿って第２の開放部分１７０を画定し、それにより電気導体１７２が、電気終端のために遮蔽チャンバ１６６から相手コネクタ（図示せず）、ケーブルハーネス、または電気デバイスへ延びることが可能になる。図示の実施形態では、第２の開放部分１７０は、左側壁１６４Ｃ内に第２の端部１６２から画定されているが、第１の端部１６０まで完全に延びておらず、したがって左側壁１６４Ｃの一部分は、第２の開放部分１７０にわたって延びる。さらに、一実施形態では、遮蔽部材１５６は、第１の端部１６０と第２の端部１６２との両方で開いている。代替実施形態では、遮蔽部材１５６は、第２の端部１６２に沿って壁１６４間の壁および／または第１の端部１６０に沿って壁１６４間の壁を含むことができ、したがって第２の端部１６２および／または第１の端部１６０は、少なくとも部分的に閉鎖される。

一実施形態では、ハウジング１３４および蓋１４４はどちらも、１つまたは複数のプラスチックまたは他のポリマーなどの誘電材料から形成される。たとえば、ハウジング１３４および蓋１４４の一方または両方をナイロンから形成することができる。ハウジング１３４および蓋１４４は、非導電性および非磁性であり、したがってコイル１１２（図１に示す）および感知磁石１２６（図２に示す）によってそれぞれ生成される第１の磁界および第２の磁界と相互作用しない。ハウジング１３４の壁１４０は、外壁１７４および内壁１７６を含む。閉鎖空洞１４２は、外壁１７４および内壁１７６によって画定され、センサアセンブリ１１８の組立て後は外部環境に露出されない。ハウジング１３４は、前面１３６に開口１４６を画定するが、蓋１４４は、組立て中に開口１４６を封止する。
したがって、閉鎖空洞１４２内の磁界センサ１５８および遮蔽部材１５６は、汚染物質、湿気、熱、および他の過酷な条件から概して保護することができる。内壁１７６は、外部環境に露出される開放空洞１７８を画定する。外壁１７４は、開放空洞１７８を画定しない。開放空洞１７８は、前面１３６および底面１４８に沿って画定されたハウジング１３４の凹部である。開放空洞１７８は、本明細書にさらに説明するように、感知磁石１２６が感知磁石１２６の線形経路に沿って移動するための通路を提供する。開放空洞１７８内の感知磁石１２６は、油、水、塵、および他の汚染物質、高温などの外部条件に露出される。

ハウジング１３４は、任意選択で、左側面１５２から延びる嵌合インターフェース１８０を含むことができる。嵌合インターフェース１８０は、相手コネクタの相手コンタクト（図示せず）を受け取って相手コネクタをセンサアセンブリ１１８に電気的に接続するように構成されたソケット１８２を画定する突起である。嵌合インターフェース１８０は、相手コネクタのハウジングに係合して相手コネクタをセンサアセンブリ１１８に機械的に固定するように構成される。別の実施形態では、嵌合インターフェース１８０は、右側面１５４など、ハウジング１３４の異なる面から延びることができる。さらに別の実施形態では、ハウジング１３４から突出する嵌合インターフェース１８０の代わりに、ハウジング１３４は、（嵌合インターフェース１８０内で電気的に終端する代わりに）ワイア、ケーブル、または他の導体が、相手コネクタ、電気デバイスなどへの遠隔電気終端のためにハウジング１３４の閉鎖空洞１４２から外部へ延びることを可能にするように構成されたポート開口を、これらの面のうちの１つに沿って画定することができる。

センサアセンブリ１１８は、センサアセンブリ１１８を機械デバイス１０２（図１に示す）に対して定位置に固定するために構造に取り付けられる。センサアセンブリ１１８は、シャフト、締結具などによって取り付けることができる。図示の実施形態では、圧縮リミッタなどのブッシング１８４を使用して、ハウジング１３４を構造に固定している。ブッシング１８４は、非鉄オーステナイト系ステンレス鋼（たとえば、３０４級）などの非磁性金属材料から形成することができる。図１に示すように、この構造は、電磁ロックアセンブリ１１０のコネクタ本体１２２とすることができる。

磁界センサ１５８は、感知磁石１２６によって生成される第２の磁界に基づいて電気特性を検出することによって、感知磁石１２６（図２に示す）の位置を検出するように構成される。たとえば、磁界センサ１５８は、磁界センサ１５８を通る電流に対する第２の磁界の影響を検出することができ、第２の磁界が電流にどのような影響を及ぼすかに関する変化に基づいて、感知磁石１２６の変化する位置を判定することができる。第２の磁界に基づく電気特性は、測定される電圧、電位、電流などとすることができる。磁界センサ１５８は、測定された電気特性を表す電気信号を生成するように構成され、この電気信号を処理ユニットへ伝送することができる。図示の実施形態では、磁界センサ１５８は、ホール効果センサ（たとえば、線形または３次元）であるが、別の実施形態では、磁界センサ１５８は、磁気抵抗に基づくセンサ、磁束ゲート磁力計などの別の磁気センサとすることができる。

磁界センサ１５８は、１つまたは複数の導電リード１８８を介してプリント回路基板１８６に電気的に終端される。プリント回路基板１８６は、磁界センサ１５８から第２の磁界に基づく電気特性を表す電気信号を受け取ることができ、また電力および／またはデータ信号の形で電流を磁界センサ１５８へ伝えることもできる。プリント回路基板１８６は、ハウジング１３４の閉鎖空洞１４２および遮蔽部材１５６の遮蔽チャンバ１６６内に収容される。図示の実施形態では、３つの導体１７２が、プリント回路基板１８６に終端するように構成されている。導体１７２は、嵌合インターフェース１８０内へ延びて相手コネクタの相手コンタクトに係合して電気的に接続する端子である。端子１７２は、真鍮または別の導電性金属から形成することができる。端子１７２は、任意選択で、銀または別の導電性金属によってめっきすることができる。代替実施形態では、導体１７２は、センサアセンブリ１１８から離れて延びるワイアまたはケーブルとすることができる。

図５は、一実施形態によるセンサアセンブリ１１８および電磁ロックアセンブリ１１０の一部分の正面斜視図である。センサアセンブリ１１８は、閉鎖空洞１４２内の部品を示すために、蓋１４４なしで示されている。センサアセンブリ１１８は、遮蔽部材１５６およびプリント回路基板１８６を一体型の磁界センサ１５８（図６に示す）とともにハウジング１３４の閉鎖空洞１４２内へ装入することによって組み立てられる。遮蔽部材１５６は、ハウジング１３４の外壁１７４の内面１９０に沿って延びる。
たとえば、遮蔽部材１５６は、外壁１７４の少なくともいくつかの近傍に配置され、それらの外壁１７４に係合することができる。遮蔽部材１５６は、ハウジング１３４の外壁１７４に概して位置合わせされた形状を有することができる。遮蔽部材１５６の第１の端部１６０は、ハウジング１３４の前面１３６の近傍に配置されており、図５には示さないが、遮蔽部材１５６の第２の端部１６２は、ハウジング１３４の背面１３８の近傍に位置する。プリント回路基板１８６および磁界センサ１５８は、遮蔽部材１５６の遮蔽チャンバ１６６内に配置される。プリント回路基板１８６は、ハウジング１３４および／または遮蔽部材１５６に固定して、それらに対する磁界センサ１５８の移動を防止する。

図５に示すように、センサアセンブリ１１８の感知磁石１２６は、ハウジング１３４の開放空洞１７８内に位置する。感知磁石１２６は、ハウジング１３４の壁１４０（内壁１７６および外壁１７４を含む）に機械的に係合しておらず、したがって感知磁石１２６の移動は、ハウジング１３４によって制限されない。開放空洞１７８内の感知磁石１２６は、閉鎖空洞１４２内で、ハウジング１３４の内壁のうちの１つの内壁１７６Ａによって、プリント回路基板１８６および磁界センサ１５８（図６に示す）から分離される。感知磁石１２６は、永久双極磁石とすることができる。

一実施形態では、感知磁石１２６は、磁石アセンブリ１２４の一部品である。磁石アセンブリ１２４は、感知磁石１２６に係合して少なくとも部分的に取り囲む誘電ホルダ１９２と、誘電ホルダ１９２に固定された取付けアーム１９４とをさらに含む。たとえば、誘電ホルダ１９２の突起１９６は、取付けアーム１９４を通って延びて誘電ホルダ１９２を取付けアーム１９４に結合することができる。
別法として、取付けアーム１９４は、誘電ホルダ１９２内へ延びる突起を含むことができる。取付けアーム１９４は、オーステナイト系ステンレス鋼（たとえば、３０４級）などの非鉄金属材料から構成される。磁石アセンブリ１２４の少なくともかなりの部分は、遮蔽部材１５６の遮蔽チャンバ１６６内に配置される。取付けアーム１９４は、遮蔽部材１５６の遮蔽チャンバ１６６およびハウジング１３４の開放空洞１７８から横方向（たとえば、前方方向）に延びる。取付けアーム１９４は、磁石アセンブリ１２４をロッキングリング１１４の連結アーム１３２に結合するためにボルトなどの締結具（図示せず）を受け取るように構成された開口１９８を画定する。別法として、連結アーム１３２は、個別の締結具を使用する代わりに、開口１９８内に受け取られるポストを含むことができ、または連結アーム１３２は、磁石アセンブリ１２４の取付けアーム１９４から突出するポストを受け取ることができる。

図６は、一実施形態によるセンサアセンブリ１１８および電磁ロックアセンブリ１１０の一部分の背面斜視図である。センサアセンブリ１１８は、ハウジング１３４および蓋１４４なしで示されている。図６に示すように、磁界センサ１５８および磁石アセンブリ１２４の感知磁石１２６は、遮蔽部材１５６の遮蔽チャンバ１６６内に位置する。磁界センサ１５８は、感知磁石１２６の近傍に位置するが、図５に示すように、ハウジング１３４の内壁１７６Ａが、磁界センサ１５８と感知磁石１２６との間に延びる。第２の磁界の磁束は、内壁１７６Ａを貫通し、磁界センサ１５８によって検出される。遮蔽部材１５６は、電磁コイル１１２によって生成される第１の磁界を、遮蔽部材１５６の壁１６４に沿って、第１の端部１６０から第２の端部１６２へ、または第２の端部１６２から第１の端部１６０へ誘導する。遮蔽部材１５６の鉄系材料は、第１の磁界を引き付けて、遮蔽チャンバ１６６に入る第１の磁界の磁束の量を低減または消滅させ、それにより磁界センサ１５８および感知磁石１２６を第１の磁界から遮蔽する。
矢印２００は、第１の磁界の磁力線を表す。図６に示すように、磁力線２００は、第２の端部１６２で元の軌道またはベクトルから遮蔽部材１５６の壁１６４の方へ曲がっている。磁力線２００は、第１の端部１６０で壁１６４から再び元の軌道またはベクトルへ曲がる。したがって、磁界センサ１５８に当たるはずの第１の磁界の磁束の少なくとも一部は、遮蔽チャンバ１６６に入るのではなく、遮蔽チャンバ１６６の周りに通される。

図７〜９は、一実施形態によるセンサアセンブリ１１８および電磁ロックアセンブリ１１０の簡略上面図を様々な位置で示す。センサアセンブリ１１８のハウジング１３４は破線で示されており、蓋１４４、磁界センサ１５８、磁石アセンブリ１２４、プリント回路基板１８６、導体１７２、およびブッシング１８４が表示されている。磁石アセンブリ１２４は、感知磁石１２６がロッキングリング１１４の移動とともに移動するようにロッキングリング１１４に結合されるが、磁石アセンブリ１２４をロッキングリング１１４に機械的に結合するロッキングリング１１４の連結アーム１３２（図２に示す）は示されていない。図７は、ロッキングリング１１４を電磁コイル１１２に対して後退位置で示す。ロッキングリング１１４が後退位置にあるとき、磁石アセンブリ１２４の感知磁石１２６は、磁界センサ１５８に対して第１の位置にある。磁界センサ１５８は、第１の位置で、感知磁石１２６によって生成または放出される磁界に基づいて第１の電気特性を測定する。第１の電気特性は、電圧、電流、電位などとすることができる。

図８は、ロッキングリング１１４をコイル１１２に対して中間位置で示す。中間位置は、後退位置と前進位置との間にある。ロッキングリング１１４は、図８に示す中間位置で、後退位置と前進位置との間のほぼ中程に位置することができる。ロッキングリング１１４は、電流が供給されると、コイル１１２によって生成される第１の電界に基づいて、後退位置から中間位置へ移動させることができる。ロッキングリング１１４は、ロッキングリング１１４がロッキング軸１１６に沿って後退位置から前進位置へまたは逆の向きに線形に移動するため、中間位置にほんの一時的にしか位置することができない。ロッキングリング１１４が中間位置にあるとき、感知磁石１２６は、磁界センサ１５８に対して第２の位置にある。磁界センサ１５８は、第２の位置で、感知磁石１２６によって生成または放出される磁界に基づいて第２の電気特性を測定する。第２の電気特性は、感知磁石１２６が第２の位置では第１の位置に対して磁界センサ１５８から異なる距離のところにあるため、第１の電気特性とは異なる。

図９は、ロッキングリング１１４をコイル１１２に対して前進位置で示す。ロッキングリング１１４が前進位置にあるとき、感知磁石１２６は、磁界センサ１５８に対して第３の位置にある。磁界センサ１５８は、第３の位置で、感知磁石１２６によって生成または放出される磁界に基づいて第３の電気特性を測定する。任意選択で、ロッキングリング１１４は、長さ１０ｍｍ未満の線形の経路を横切ることができる。たとえば、ロッキングリング１１４の前進位置と後退位置との間の距離は、４ｍｍとすることができ、したがってロッキングリング１１４は、図８に示す中間位置で、前進位置と後退位置のそれぞれから約２ｍｍのところにある。

図７〜９に加えて図１０を次に参照すると、図１０は、一実施形態によるロッキングリング１１４の線形位置上に感知磁石１２６によって生成される磁界に基づいて磁界センサ１５８によって検出された電気特性を示すグラフ２０２である。図１０に示すように、電気特性のプロット線２０４は、ロッキングリング１１４の移動によって感知磁石１２６が移動するとき、正弦波の形状を有する。プロット点２０６は、ロッキングリング１１４が後退位置にあるときに磁界センサ１５８によって検出される電気特性を表し、プロット点２０８は、ロッキングリング１１４が中間位置にあるときに検出される電気特性を表し、プロット点２１０は、ロッキングリング１１４が前進位置にあるときに検出される電気特性を表す。

電気特性の大きさは、ロッキングリング１１４が後退位置にあるときに最大値になり、ロッキングリング１１４が前進位置にあるときに最小値になる。この傾向は、磁界センサ１５８が、ロッキングリング１１４が後退位置にあるときに感知磁石１２６の中間点に最も近づき、ロッキングリング１１４が前進位置にあるときに感知磁石１２６の中間点から最も遠ざかることに起因すると考えることができる。感知磁石１２６の中間点または正極もしくは負極などの別の基準点への近接は、磁界センサ１５８に当たる磁束の量または強度に影響を及ぼすことがある。
他の実施形態では、これらの電気特性は、感知磁石１２６が磁界センサ１５８に対してどのように保持されるかおよび感知磁石１２６が移動する方向に応じて、ロッキングリング１１４が前進位置または中間位置にあるときに最大になることができる。プロット線２０４は、センサアセンブリ１１８を使用して後退位置と前進位置との間の任意の場所でロッキングリング１１４の位置を判定することができるように、ロッキングリング１１４が測定される場所によって較正することができる。遮蔽部材１５６（図６に示す）のため、電磁コイル１１２によって生成される第１の磁界によって引き起こされる干渉は、位置感知動作に対して最小のまたは無視できるほどの影響しか与えない。

上記の説明は、限定的ではなく例示的であることが意図されることを理解されたい。たとえば、前述の実施形態（および／またはその態様）を互いに組み合わせて使用することができる。加えて、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの修正を加えることができる。本明細書に記載する寸法、材料のタイプ、様々な部品の向き、ならびに様々な部品の数および位置は、特定の実施形態のパラメータを規定することが意図され、何ら限定的ではなく、単なる例示的な実施形態である。特許請求の範囲の精神および範囲内の多くの他の実施形態および修正形態は、上記の説明を読めば当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲とともに判定されるべきである。

Claims (10)

1. 前面（１３６）と背面（１３８）との間に延びるハウジング（１３４）であって、電磁コイル（１１２）の上または近傍の少なくとも１つに取り付けられるように構成され、前記電磁コイルは、第１の磁界を生成し、前記第１の磁界の強度に基づいて、可動部品（１１４）を前記電磁コイルに対して前進位置と後退位置との間で軸（１１６）に沿って線形に移動させるように構成されている、ハウジングと、
   前記ハウジング内に配置され、遮蔽チャンバ（１６６）を画定する遮蔽部材（１５６）と、
   前記可動部品とともに移動するように前記可動部品に結合されるように構成された感知磁石（１２６）であって、前記遮蔽チャンバ内に配置されている感知磁石と、
   前記遮蔽チャンバ内に配置され、前記感知磁石によってもたらされる第２の磁界に応答して電気特性を検出し、前記軸に沿って前記可動部品の位置を監視する磁界センサ（１５８）とを備え、
   前記遮蔽部材は、前記電磁コイルによって生成される前記第１の磁界から前記磁界センサおよび前記感知磁石を遮蔽するために、鉄系材料から構成されている、
   センサアセンブリ（１１８）。
2. 前記ハウジング（１３４）は、前記前面（１３６）と前記背面（１３８）との間に延びる壁（１４０）を含み、前記壁は、外部環境に露出されない閉鎖空洞（１４２）と、前記外部環境に露出される開放空洞（１７８）とを画定し、前記遮蔽部材（１５６）および前記磁界センサ（１５８）は、前記閉鎖空洞内に配置され、前記感知磁石（１２６）は、前記開放空洞内に配置されている、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１１８）。
3. 前記ハウジング（１３４）の前記壁（１４０）は、外壁（１７４）および内壁（１７６）を含み、前記開放空洞（１７８）は、前記内壁によって画定されるが前記外壁によって画定されず、前記内壁のうちの１つの内壁（１７６Ａ）が、前記開放空洞内に位置する前記感知磁石（１２６）と前記閉鎖空洞（１４２）内に位置する前記磁界センサ（１５８）との間に延びている、請求項２に記載のセンサアセンブリ（１１８）。
4. 前記遮蔽部材（１５６）は、前記外壁（１７４）の内面（１９０）に沿って延びている、請求項３に記載のセンサアセンブリ（１１８）。
5. 前記磁界センサ（１５８）は、前記遮蔽部材（１５６）の前記遮蔽チャンバ（１６６）内に配置されたプリント回路基板（１８６）に終端されている、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１１８）。
6. 前記遮蔽部材（１５６）は、少なくとも３つの壁（１６４）を画定し、前記壁（１６４）はそれぞれ、前記ハウジング（１３４）の前記前面（１３６）に位置する前記遮蔽部材の第１の端部（１６０）から前記ハウジングの前記背面（１３８）に位置する前記遮蔽部材の第２の端部（１６２）へ延び、前記第１の端部または前記第２の端部の少なくとも１つが開放されており、前記遮蔽チャンバ（１６６）は、前記少なくとも３つの壁間に画定されている、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１１８）。
7. 前記第２の磁界に応答する前記電気特性は、前記磁界センサ（１５８）で前記第２の磁界によって誘起される電流、電圧、または電位のうちの少なくとも１つであり、前記電流、電圧、または電位のうちの少なくとも１つの大きさは、前記磁界センサに対する前記感知磁石（１２６）の位置に依存する、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１１８）。
8. 前記感知磁石（１２６）は、磁石アセンブリ（１２４）の一部品であり、前記磁石アセンブリは、前記感知磁石に係合して少なくとも部分的に取り囲む誘電ホルダ（１９２）と、前記誘電ホルダに固定された取付けアーム（１９４）とをさらに含み、前記取付けアームは、非鉄金属材料から構成され、前記取付けアームは、前記ハウジング（１３４）から延びており、機械的締結具を介して前記可動部品（１１４）に結合し、前記感知磁石を前記可動部品に結合する、請求項１に記載のセンサアセンブリ（１１８）。
9. 電磁コイル（１１２）およびロッキングリング（１１４）を含む電磁ロックアセンブリ（１１０）であって、前記電磁コイルは、電流を受け取って第１の磁界を生成するように構成され、前記ロッキングリングは、前記第１の磁界の強度に基づいて、前記電磁コイルに対して前進位置と後退位置との間でロッキング軸（１１６）に沿って線形に移動する、電磁ロックアセンブリと、
   前記電磁ロックアセンブリの上または近傍に取り付けられたセンサアセンブリ（１１８）であって、遮蔽部材（１５６）、磁界センサ（１５８）、および感知磁石（１２６）を含み、前記感知磁石は、前記ロッキングリングに結合され、前記ロッキングリングの移動とともに可動であり、前記遮蔽部材は、遮蔽チャンバ（１６６）を画定し、前記磁界センサおよび前記感知磁石は、前記遮蔽チャンバ内に配置され、前記磁界センサは、前記感知磁石によってもたらされる第２の磁界に応答して電気特性を検出して、前記ロッキング軸に沿って前記ロッキングリングの位置を監視し、前記遮蔽部材は、前記電磁コイルによって生成される前記第１の磁界から前記磁界センサおよび前記感知磁石を遮蔽するために、鉄系材料から構成されている、センサアセンブリと
   を備えている位置感知システム（１００）。
10. 前記センサアセンブリ（１１８）は、前面（１３６）と背面（１３８）との間に延びるハウジング（１３４）をさらに含み、前記ハウジングは、閉鎖空洞（１４２）を画定する壁（１４０）を含み、前記遮蔽部材（１５６）および前記磁界センサ（１５８）は、前記ハウジングの前記閉鎖空洞内に配置されている、請求項９に記載の位置感知システム（１００）。

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