JP2021508823A - 変位を検出する方法、変位検出装置及びブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】干渉磁場に対する改善された堅牢性を有する変位検出装置を提供する。
【解決手段】ブレーキシステム用の変位検出装置を用いて変位を検出する方法であって、変位検出装置が第１の磁気的な角度センサ１３を備えており、以下のステップ：−第１の角度センサ１３を用いて、第１の方向への第１の磁場強度を検出し、第２の方向への第２の磁場強度を検出するステップを行う方法において、変位検出装置が、第１の角度センサ１３に対して所定の間隔をもって配置された第２の磁気的な角度センサ１５を備えており、以下のステップ：−第２の角度センサ１５を用いて、第１の方向への第１の磁場強度を検出し、第２の方向への第２の磁場強度を検出するステップを行う。

Description

本発明は、請求項１の前提部分による、変位を検出する方法と、請求項４による変位検出装置と、請求項７によるブレーキシステムと、請求項８による原動機付き車両と、請求項９及び１０による対応する使用とに関するものである。

従来技術では、ブレーキロッドの操作ストロークを検出する変位センサが知られており、当該変位センサは、ブレーキ制御機器に統合されているとともに、通常、誘導式の原理又は磁気的な角度センサの原理に基づくものである。

誘導式の原理によるセンサの欠点は、測定されるべきストローク長さよりもセンサが常に長い必要があるとともに、巻線変圧器を用いる場合には、センサは高価かつ複雑に製造され得ることである。

磁気的な角度センサの原理に基づくセンサの場合には、従来技術では、二次元のホールセンサを用いることが知られている。これらセンサは、それぞれＸ方向及びＹ方向における磁場強度を測定するとともに、これにより３６０°の角度を測定することができるようになっている。これに対して、一次元のホールセンサは、１８０°の角度に制限されている。磁場角度は、Ｘ方向及びＺ方向の磁場強度に基づき、逆正接（アークタンジェント）を用いて演算可能である。

両原理の欠点は、干渉磁場（磁気的な外乱場）に対して十分に堅牢でないことである。

したがって、本発明の課題は、干渉磁場に対する改善された堅牢性を有する変位検出装置を提供することにある。

当該課題は、独立請求項により解決される。

本発明は、変位検出装置を用いて変位を検出する方法に関するものであり、変位検出装置が第１の磁気的な角度センサを備えており、以下のステップ：
−第１の角度センサを用いて、第１の方向への第１の磁場強度を検出し、第２の方向への第２の磁場強度を検出するステップ
を行う方法であって、
変位検出装置が、第１の角度センサに対して所定の間隔をもって配置された第２の磁気的な角度センサを備えており、以下のステップ：
−第２の角度センサを用いて、第１の方向への第１の磁場強度を検出し、第２の方向への第２の磁場強度を検出するステップ
を行う。

有利には、本発明により、干渉（外乱）のない、又はほぼ干渉（外乱）のない信号を特定することができるため、干渉場（外乱場）に対する変位検出装置の堅牢性を改善することが可能である。別の利点は、センサ類を比較的容易に交換可能であるとともに、わずかなコストをもたらすことである。

好ましくは、ブレーキ操作ロッドに結合された永久磁石は磁場を生じさせ、当該磁場の磁場ベクトルは、磁石位置に依存している。角度センサは、特に好ましくは２Ｄホールセンサとして形成されている。これにより、センサは、それぞれ、Ｘ方向における磁場強度（第１の方向の第１の磁場強度）と、Ｚ方向における磁場強度（第２の方向の第２の磁場強度）とを測定する。

本発明の好ましい発展形成においては、干渉のない信号を特定するために複数のステップが行われる。このために、第１の角度センサの第１の磁場強度と第２の角度センサの第１の磁場強度の間の差異を形成することで第１の差異磁場強度が演算される。換言すれば、第１の角度センサの第１の磁場強度と第２の角度センサの第１の磁場強度の間の差異が検出（算出）され、当該差異が第１の差異磁場強度として規定される。

加えて、第１の角度センサの第２の磁場強度と第２の角度センサの第２の磁場強度の間の差異を形成することで第２の差異磁場強度が演算される。換言すれば、第１の角度センサの第２の磁場強度と第２の角度センサの第２の磁場強度の間の差異が検出（算出）され、当該差異が第２の差異磁場強度として規定される。

本発明の好ましい発展形成では、つづいて、磁場角度が、第１の差異磁場強度及び第２の差異磁場強度に基づき、逆正接（アークタンジェント）関数を用いて演算される。

両角度センサが、互いに対して所定の、特に固定した間隔で位置しているため、両センサは、異なる磁場角度を測定する。十分に均一な磁場干渉が生じると、両センサのＸ方向（第１の方向）における磁場強度及びＺ方向（第２の方向）における磁場強度が同様に影響を受ける。第１の磁場強度間の差異及び第２の磁場強度間の差異を形成することで、干渉信号が除去される。有利には、逆正接関数を第１の差異磁場強度及び第２の差異磁場強度へ適用することで、干渉のない、変位に比例した出力信号が得られる。

本発明は、更に、好ましくはブレーキシステムにおいて配置された変位検出装置に関するものである。変位検出装置は第１の角度センサを含んでおり、第１の角度センサは、第１の方向への第１の磁場強度を検出する第１の検出要素と、第２の方向への第２の磁場強度を検出する第２の検出要素とを備えており、変位検出装置が第２の角度センサを更に含んでおり、第２の角度センサは、第１の方向における第１の磁場強度を検出する第１の検出要素と、第２の方向への第２の磁場強度を検出する第２の検出要素とを備えている。したがって、両角度センサのそれぞれは第１及び第２の検出要素を備えており、当該検出要素は、好ましくはホール要素として形成されている。したがって、各角度センサは、好ましくは２Ｄホールセンサとして形成されている。

変位検出装置の好ましい一発展形成では、当該変位検出装置が演算ユニットを備えており、当該演算ユニットを用いて、第１の角度センサの第１の磁場強度と第２の角度センサの第１の磁場強度の間の第１の差異磁場強度を演算可能である。加えて、同様に、第１の角度センサの第２の磁場強度と第２の角度センサの第２の磁場強度の間の第２の差異磁場強度を演算可能である。

本発明の好ましい一発展形成では、演算ユニットによって、磁場角度を、第１の差異磁場強度及び第２の差異磁場強度に基づき、逆正接（アークタンジェント）関数を用いて演算可能である。

本発明の好ましい一発展形成では、角度センサは、ブレーキシリンダに統合されている。

さらに、本発明は、上述の変位検出装置を有するブレーキシステム、このようなブレーキシステムを有する原動機付き車両並びにブレーキシステムにおける方法及び上述の変位検出装置の使用に関するものである。

好ましい別の実施形態は、従属請求項及び図面に基づく以下の実施例の説明からも明らかである。

本発明による変位検出装置あるいは本発明による変位検出装置の一部を示す図である。 本発明による、変位を検出する方法についてのフローチャートである。

図１には、本発明による、変位検出装置あるいは変位検出装置の一部が示されている。シリンダ１、特にブレーキシリンダのシリンダと、対応するピストン３とが図示されている。ピストン内には、あるいはピストンには、Ｎ極５及びＳ極７を含む永久磁石が配置されている。Ｎ極５、Ｓ極７によって磁力線９が生じ、図１では、例示的に当該磁力線のうち２つに符号９を付している。また、センサ装置１１が示されており、当該センサ装置は、第１の磁気的な角度センサ１３と、第２の時期的な角度センサ１５とを備えている。角度センサ１３，１５は、好ましくは２Ｄホールセンサとして形成されており、したがって、それぞれ１つの第１及び第２の検出要素を含んでおり、当該検出要素を用いて、異なる２つの方向（Ｘ方向及びＺ方向）における磁場強度が検出される。

図２には、本発明による、変位を検出する方法についてのフローチャートが示されている。

まず、ステップ２０では、第１の方向における第１の磁場強度が第１の角度センサ１３の第１の検出要素を用いて検出され、第２の方向における第２の磁場強度が第１の角度センサ１３の第２の検出要素を用いて検出される。同時に、又は時間的にずらして、ステップ２０では、第１の方向における第１の磁場強度が第２の角度センサ１５の第１の検出要素を用いて検出され、第２の方向における第２の磁場強度が第２の角度センサ１５の第２の検出要素を用いて検出される。したがって、両角度センサ１３，１５は、その検出要素によって各磁場強度を検出する。

つづいて、ステップ２２では、異なる角度センサ１３，１５の第１の磁場強度と第２の磁場強度の間の差異がそれぞれ検出（算出）される。第１の角度センサ１３の第１の磁場強度と第２の角度センサ１５の第１の磁場強度の間の差異により、第１の差異磁場強度が生じる。第１の角度センサ１３の第２の磁場強度と第２の角度センサ１５の第２の磁場強度の間の差異により、第２の差異磁場強度が生じる。

その後、ステップ２４では、逆正接関数（アークタンジェント関数）を用いて、第１の差異磁場強度及び第２の差異磁場強度に基づき磁場角度が演算され、その結果、外乱のない、変位に比例した出力信号が得られる。したがって、有利には、当該方法により、変位検出装置の堅牢性が高められる。

本発明は、好ましくは、ブレーキシステム、特に原動機付き車両のブレーキシステムにおいて応用される。

Claims (10)

1. ブレーキシステム用の変位検出装置を用いて変位を検出する方法であって、変位検出装置が第１の磁気的な角度センサ（１３）を備えており、以下のステップ（２０）：
   −第１の角度センサ（１３）を用いて、第１の方向への第１の磁場強度を検出し、第２の方向への第２の磁場強度を検出するステップ
   を行う方法において、
   変位検出装置が、第１の角度センサ（１３）に対して所定の間隔をもって配置された第２の磁気的な角度センサ（１５）を備えており、以下のステップ：
   −第２の角度センサ（１５）を用いて、第１の方向への第１の磁場強度を検出し、第２の方向への第２の磁場強度を検出するステップ
   を行うことを特徴とする方法。
2. 以下のステップ（２２）：
   −第１の角度センサ（１３）の第１の磁場強度と第２の角度センサ（１５）の第１の磁場強度の間の差異を形成することにより、第１の差異磁場強度を演算するステップと、
   −第１の角度センサ（１３）の第２の磁場強度と第２の角度センサ（１５）の第２の磁場強度の間の差異を形成することにより、第２の差異磁場強度を演算するステップと
   を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 以下のステップ（２４）：
   −逆正接関数を用いて、第１の差異磁場強度及び第２の差異磁場強度に基づいて磁場角度を演算するステップ
   を行うことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 第１の角度センサ（１３）を有する、ブレーキシステム用の変位検出装置であって、第１の角度センサが、第１の方向への第１の磁場強度を検出する第１の検出要素と、第２の方向への第２の磁場強度を検出する第２の検出要素とを備えている、変位検出装置において、
   変位検出装置が第２の角度センサ（１５）を備えており、第２の角度センサが、第１の方向への第１の磁場強度を検出する第１の検出要素と、第２の方向への第２の磁場強度を検出する第２の検出要素とを備えていることを特徴とする変位検出装置。
5. 変位検出装置が演算ユニットを備えており、演算ユニットを用いて、第１の角度センサ（１３）の第１の磁場強度と第２の角度センサ（１５）の第１の磁場強度の間の第１の差異磁場強度と、第１の角度センサ（１３）の第２の磁場強度と第２の角度センサ（１５）の第２の磁場強度の間の第２の差異磁場強度とを演算可能であることを特徴とする請求項４に記載の変位検出装置。
6. 演算ユニットによって、逆正接を用いて磁場角度が演算可能であることことを特徴とする請求項５に記載の変位検出装置。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の変位検出装置を有するブレーキシステム。
8. 請求項７に記載のブレーキシステムを有する原動機付き車両。
9. ブレーキシステムにおける、請求項４〜６のいずれか１項に記載の変位検出装置の使用。
10. ブレーキシステムにおける、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法の使用。

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