JP2022521435A - 特にステアリングコラムのねじれを検出するために設計された位置センサ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感磁プローブ、例えばホールプローブが収容されるエアギャップの方へ磁束を集めるための構造体に対して運動可能(移動可能)な着磁部を備える、磁気的な位置センサまたはトルクセンサに関する。相対変位は、回転または線形、または任意の軌道に沿ったものでさえあり得る。かかるセンサは、例えば、シャフトの位置もしくはトーションシャフトを備えるステアリングコラムの位置を検出するために、特に自動車分野において使用され、またはその他には、ロボット工学の分野において使用される。
正確な検出を妨げる外部磁場により生じる磁束を磁気センサが検出することを防止するために、特許DE102012014208は、両方がトーションバーを介して接続された、第1のシャフト要素および第2のシャフト要素によって形成された回転要素において発生するトルクを検出するトルクセンサを提案している。
想像され得る解決策は、磁石の寸法または磁石のBrを増大させることによって有用な磁場を増大させるものであり、干渉の影響をある程度薄めることを可能にする。しかし、センサのコンパクトさの損失およびコストの増大という犠牲が伴う。
これらの欠点に対処するために、本発明の目的は、当業者ならば行うであろうように外部の干渉場に対する磁気シールドを作り出すのではなく、測定エアギャップに対して特定の方法で配置された、それぞれ一次コレクション(収集)ゾーンおよび二次コレクションゾーンという、この干渉場に対する2つのコレクションゾーンを、各磁束コレクション構造体上に作り出すことである。
-少なくとも1つのティース付きリングが、前記着磁構造体に対向して配置されている
-前記中央平面が、前記一次コレクションゾーンの複数の平面に対して平行である
-複数の前記一次コレクションゾーンが、複数の前記二次コレクションゾーンに対して平行である
-前記延在部が、軸方向に、かつ前記一次コレクションゾーンの平面に対して垂直に、前記横方向中央平面を越えて延在する
-前記二次コレクションゾーンの総面積が、前記一次コレクションゾーンの総面積に等しい
-それが、複数の磁石を備える第1の着磁磁気ロータ構造体と、少なくとも1つの感磁素子が中に配置された少なくとも1つのエアギャップを画定する2つの磁束コレクション部品と、から構成された前記コラムにおけるねじれのセンサをさらに備え、各コレクション部品が、少なくとも1つの二次コレクションゾーンを有する少なくとも1つの延在部が延在する少なくとも1つの一次コレクションゾーンを有し、複数の前記二次コレクションゾーンが、前記エアギャップの2つの極を形成する平坦化されたシューにおいて終端し、前記エアギャップの横方向中央平面が、複数の前記延在部のうちの少なくとも1つと交わる。
本発明は、添付の図面を参照しつつ、以下の本発明の非限定的な実施例の詳細な説明を読むことによって、より良く理解されるであろう:
[図1]図1は、本発明によるセンサの第1の概略例の斜視図を示し、
図2A、図2B、図2C、図2D、図2Eおよび図2Fは、本発明によるセンサの他の概略例を示し、
[図3A~図3B]図3Aおよび図3Bは、本発明によるセンサの変形例を、それぞれ上方および下方からの斜視図において示し、
[図4]図4は、角度センサの別の実施形態の斜視図を示し、
[図5~図19]図5~図19はすべて、従来技術の複数のセンサを改良する、本発明によるセンサの変形実施形態の斜視図を示し、
[図20]図20は、絶対位置センサと結合した本発明による角度センサの一実施形態の斜視図を示し、
[図21~図22]図21および図22は、二次コレクションゾーンに一次コレクションゾーンを取り付ける方法を示す。
図1は、磁気の働きの原理を示すための、本発明の一実施形態の概略断面図を示す。センサは、主要な磁束コレクタを構成する軟質強磁性材料から作られ、かつ前記着磁構造体(100)に対向して配置された、少なくとも2つの部品(210、220)によって形成された第2の構造体に対して運動可能(移動可能)な公知の着磁構造体(100)から構成されている。
図2Aは、磁気の働きの原理を示すための、本発明の別の実施形態の概略断面図を示す。この実施例では、干渉磁束(111~114)の反転は、追加の磁束コンセントレータ(244、254)によって一次コレクションゾーン(211、221)の前部ゾーン(213、223)に接続された2つの二次コレクションゾーン(214、224)によって行われる。当該追加の磁束コンセントレータ(244、254)は、プローブ(300)におけるエアギャップにおいて、一次コレクションゾーン(211、221)によって集められる磁束の方向に対して、二次コレクションゾーン(214、224)によって集められる磁束の方向を反転するように構成されている。これを行うためには、強磁性部品のうちの少なくとも1つは、前記部品の一次コレクションゾーンと二次コレクションゾーンとの間に測定エアギャップが位置するようでなければならない。
図3Aおよび図3Bは、ステアリングコラムに取り付けられたトーションシャフトの数度(典型的には+/-3°、+/-6°、+/-8°)のストロークにわたる測定を行うための角度ねじれセンサの一実施形態を示す図である。このセンサの基礎は、本発明が干渉磁場に対する抵抗性に関する改良を求める基礎となる、文献US20140130612に提示されるものと類似している。
-関連する集中タブ(226、229)の延在する一次コレクションセクタ(221B)の平面、
-一次コレクションセクタ(221B)の前記平面に対して平行な、関連する二次コレクションエリア(224B、225B)の平面。
-関連する集中タブ(216、219)の延在する一次コレクションセクタ(211B)の平面、
-一次コレクションセクタ(211B)の前記平面に対して平行な、関連する二次コレクションエリア(214B、215B)の平面。
図4は、文献US20140283623に提示されたもののようなセンサへの、本発明の適用を示す。前と同様に、このセンサは、強磁性集中部品(210、220)、およびここでは単一のプローブ(300)が中に配置された測定エアギャップの方へ磁束を向けるティース付きリング(130、140)に対して運動可能な着磁構造体(100)を備える。
Claims (8)
- 特にステアリングコラムのねじれを検出するために設計された位置センサであって、
複数の磁石を備える第1の着磁磁気ロータ構造体(100)と、
少なくとも1つの感磁素子(300、301、302)が中に配置された少なくとも1つのエアギャップを定める2つの磁束コレクション部品(210、220)と、
から構成された位置センサにおいて、
各コレクション部品(210、220)が、少なくとも1つの二次コレクションゾーン(214、215、224、225)を有する少なくとも1つの延在部(216、219、226、229)が延在する少なくとも1つの一次コレクションゾーン(211、221)を有し、
複数の前記二次コレクションゾーン(214、215、224、225)が、前記エアギャップの2つの極を形成する平坦化された複数のシューにおいて終端し、
前記エアギャップの横方向中央平面(350)が、複数の前記延在部(216、219、226、229)のうちの少なくとも1つと交わり、
第1の前記コレクション部品(210)の前記少なくとも1つの一次コレクションゾーン(211)が、中央平面PP1を有する少なくとも1つのコレクション表面(211B)を有し、
第2の前記コレクション部品(220)の前記少なくとも1つの一次コレクションゾーン(221)が、中央平面PP2を有する少なくとも1つのコレクション表面(221B)を有し、
前記少なくとも1つの二次コレクションゾーン(214、215)が、中央平面PS1を有する第1の前記コレクション部品(210)のための少なくとも1つのコレクション表面(214B、215B)を有し、
第2の前記コレクション部品(220)の前記少なくとも1つの二次コレクションゾーン(224、225)が、中央平面PS2を有する少なくとも1つのコレクション表面(224B、225B)を有し、
PP1がPS2に対して垂直でないか、またはPP2がPS1に対して垂直でない、
ということを特徴とする、位置センサ。 - 少なくとも1つのティース付きリング(130、140)が、前記着磁構造体(100)に対向して配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の位置センサ。
- 前記中央平面(350)が、前記一次コレクションゾーン(211、221)の複数の平面に対して平行であることを特徴とする、請求項1に記載の位置センサ。
- 少なくとも1つの一次コレクションゾーン(211、221)がさらに、前記着磁磁気ロータ構造体(100)から来る有用な磁束を集めることが意図された追加の表面(211A、221A)を有することを特徴とする、請求項1に記載の位置センサ。
- 前記少なくとも1つの一次コレクションゾーン(211)が、中央平面PP1´を有する少なくとも1つの追加のコレクション表面(211C、211D)を有し、
前記少なくとも1つの一次コレクションゾーン(221)が、中央平面PP2´を有する少なくとも1つのコレクション表面(221C、221D)を有し、
前記少なくとも1つの二次コレクションゾーン(214、215)が、中央平面PS1´を有する少なくとも1つのコレクション表面(214B、215B)を有し、
前記少なくとも1つの二次コレクションゾーン(224、225)が、中央平面PS2´を有する少なくとも1つのコレクション表面(224B、225B)を有し、
PP1´がPS2´に対して垂直でないか、またはPP2´がPS1´に対して垂直でない、
ということを特徴とする、請求項1に記載の位置センサ。 - 前記延在部(216、219、226、229)が、軸方向に、かつ前記一次コレクションゾーン(211)の平面に対して垂直に、前記横方向中央平面(350)を越えて延在することを特徴とする、請求項1に記載の位置センサ。
- 前記二次コレクションゾーン(214、215、224、225)の総面積が、前記一次コレクションゾーン(211、221)の総面積に等しいことを特徴とする、請求項1に記載の位置センサ。
- ステアリングコラムの絶対位置を検出するための装置において、
複数の磁石を備える第1の着磁磁気ロータ構造体(100)と、
少なくとも1つの感磁素子(300、301、302)が中に配置された少なくとも1つのエアギャップを定める2つの磁束コレクション部品(210、220)と、
から構成された前記コラムにおけるねじれのセンサをさらに備え、
各コレクション部品(210、220)が、少なくとも1つの二次コレクションゾーン(214、215、224、225)を有する少なくとも1つの延在部(216、219、226、229)が延在する少なくとも1つの一次コレクションゾーン(211、221)を有し、
複数の前記二次コレクションゾーン(214、215、224、225)が、前記エアギャップの2つの極を形成する平坦化されたシューにおいて終端し、
前記エアギャップの横方向中央平面(350)が、複数の前記延在部(216、219、226、229)のうちの少なくとも1つと交わる、
ということを特徴とする、装置。
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