JP4681229B2 - 経路センサ - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、少なくとも１つの磁気電気変換器要素と、少なくとも１つの磁束案内部材と、少なくとも１つのマグネットとからなる磁気回路とを有しており、所定の要素の運動により、磁気電気変換器要素を用いて測定可能に磁束を制御する経路センサに関する。

ドイツ連邦共和国特許公開第４３１７２５９号公報から、電気制御装置内に測定可能な磁束の形成用の磁束発生器が設けられている回転角用のセンサ装置が既に公知である。ここには、磁気伝導体の回転運動によって生じた、磁束の変化が検出可能な磁気電気変換器要素が設けられている。公知の磁気電気変換器要素では、変換器要素内の磁束密度が角度又は経路に依存して変化する場合に生じる測定効果が利用される。これは、一般的に、磁束案内部材と永久磁石とからなる磁気回路内で、磁気的に導電性の磁束案内部材と永久磁石とが相互に回転し、従って、変換器要素での磁束密度が変化する。この原理により、例えば、不所望な副次的な効果が可動部の支承遊びから生じ、同様に、空隙幅の変化により、変換器要素内の磁場が変化し、従って、測定結果が変化する。更に、経路センサの構造長が、測定すべき経路よりも著しく大きくなることがよくあり、これにより、多数の用途で組み込むのが困難となる。ドイツ連邦共和国特許公開第１９７５３７７５号公報から、そのような、経路センサとしてホール素子を有する測定装置では、磁束線を導くために、磁気伝導材料製の磁束案内部材が使われることが公知である。更に、ヨーロッパ特許公開第０６７０４７１号公報には、相互に相対的に動く、磁気回路を形成する部分がない装置構成について記載されている。ここには、従って、磁気回路全体が磁気電気変換器の上を回転する。測定効果は、回転角に亘って所定の空隙が変化するマグネットの形状によって達成される。

発明の効果
磁気電気変換器要素と磁気回路を有する冒頭に記載した形式の運動検出用の経路センサの実施例では、本発明によると、有利には、磁束案内部材及び変換器要素、有利にはホール素子とは、経路測定中、相互に不変の位置関係に位置しており、各部品及び少なくとも１つのマグネットは、相互に相対的に可動である。マグネットの運動時に磁気回路中の空隙を変えることによって、変換器要素によって評価可能な磁場が変えられる。本発明の特別な利点は、経路センサの構造長が小さい点にあり、従って、構造上臨界的な装置の個所にも、又は、その他の用途でも組み込むことができる。運動方向に対して横方向への可動マグネットのずれに対して、本発明の経路センサは不感能である。つまり、空隙の一方の側が、空隙の他方の側を小さくすることによって補償されるからである。磁束案内部材の延在方向に対して横方向での、他方の方向での不感応性は、簡単に、コンポーネントの高さを相応にディメンショニングすることによって達成することができ、その際、磁束案内部材は、マグネットよりも常に高い。有利には、磁気回路の磁束案内部材は、経路の経過中空隙の幅が変わることにより、所定信号経過が変換器要素内に生じるような、マグネットの経路を閉じる輪郭を有している。そのようにして可変の磁場は、ここではほぼ作動空隙としての空隙の幅によって特定され、簡単に、信号変化なしに、角度又は経路測定領域に至る迄可変の特性曲線を上昇させることができ、所謂プラトー特性、又は湾曲特性曲線にすることができる。有利には、磁束案内部材の輪郭は、リニアな測定曲線が経路経過特性で形成されるように成形される。有利な実施例では、経路センサは、リニア経路センサであり、磁気回路とコンバータ要素との相対運動の経過特性は、直線である。この際、構造長は、測定経路よりもほんの僅かだけ大きい。別の有利な実施例によると、センサは、角度センサであり、磁気回路及び変換器要素の相対運動の経路経過特性は、円形又は弓形である。有利には、更に、磁束案内部材は、変換器要素の領域内に磁束の収束作用のために、変換器要素につながった各々１つの突起部を極片として有している。そうすることによって増大した空隙幅によって、漏れ磁束が小さい比較的大きなマグネットを使うことができ、従って、多数の磁束で作業することができ、そうすることによって、電気信号処理を容易にすることができる。本発明の経路センサの適用領域として、特に、自動車の電気液圧式ブレーキ用の所謂ペダル経路センサに用いてもよい。

図面
本発明の実施例について、以下図を用いて説明する。その際：
図１は、リニアな信号経過特性用の磁束案内部材の適切な輪郭を持った、リニア経路測定用の経路センサを示し、
図２は、磁束案内部材での、変換器要素に対向する各々１つの極片を有する、リニア経路測定用の経路センサを示し、
図３は、リニア信号経過特性用の磁束案内部材の適切な輪郭を持った半径方向の経路測定用の経路センサを示し、
図４は、磁束案内部材が一定厚を有している経路センサを示し、
図５は、特別に成形された極片の実施例を示す。

実施例の説明
図１には、永久磁石２と、例えば、鉄製の２つの磁束案内部材３及び４、並びに、磁束案内部材３及び４の間に測定空隙ｇ内に固定されたホール素子５とからなる磁気回路を電気磁気変換器として有しているリニア経路センサ１ａが示されている。マグネット２は、測定区間ｘの経路経過６上を移動可能であり、その際、磁束案内部材３及び４の輪郭を経路測定区間ｘの経過で適切に形成することによって、可変の空隙幅ｄの空隙を形成することができる。経路経過６で幅ｄを変えることにより、磁束案内部材３及び４の輪郭によって設定可能な信号経過特性をホール素子５で感知可能である。図２には、リニア経路センサ１ｂの実施例が示されており、このセンサでは、経路測定区間ｘに沿った軌道経過で、極片７及び８による空隙の幅ｄを比較的大きくすることができる。極片７及び８は、磁束案内部材９及び１０の両端で突出することによって、ホール素子５に対向して形成され、磁束コンセントレータとして作用する。従って、この実施例では、比較的長い（即ち、空隙の方向に）マグネット１１を使うことができ、その結果、漂遊磁束が僅かで磁束密度を比較的大きくすることができる。図３の実施例では、測定区間αに沿った相対運動の軌道経過１２によって、部分的に円形軌道となり、その結果、ここでは、半径方向経路又は角度センサ１ｃが得られる。磁気回路には、マグネット１３と相応の磁束案内部材１４及び１５が設けられているが、この磁束案内部材の形状は、図１を用いて説明した原理によって形成される。測定信号は、同様に磁束案内部材１４及び１５の各端部間に設けられたホール素子５を用いて検出可能である。

従って、マグネット２，５，１１，３０が経路ｘに沿って運動する際、作動空隙ｄの変化、並びに、磁束案内部材の材料厚の変化にも基づいて、測定空隙ｇ内の磁束が変化する。

図４の実施例では、ｘに沿ってマグネットが運動する際、測定空隙中の磁束の変化は、一定厚の磁束案内部材の連続した湾曲部によってのみ達成される。図４の実施例では、磁束案内部材２０，２１は、全長に亘って同じ厚さを有している。このことは、経路センサの所謂開口領域２２内でも該当する。上述の実施例では、殊に図１及び図２の実施例では、磁束案内部材３，４乃至９，１０の外壁は、全長に亘って平行に経過している。この磁束案内部材の構造厚を減らすことによって、殊に開口領域内の内側に、連続的に変化する間隔ｄが方向ｘに形成される。図４の実施例では、磁束案内部材２０，２１が相互に経路を曲げられており、即ち、相互に向き合った内側面２０ａ，２１ａは、湾曲形状を有しており、その結果、所謂開口領域２２内に、磁束部材２０，２１の最大間隔が形成される。磁束案内部材の適合された湾曲部によって、特性曲線を可変に形状形成することができる。異なったピッチ特性、プラトー特性、迅速な移行特性を、簡単に達成することができる。例えば、磁束案内部材の湾曲部によって、磁束密度のリニアでない依存性が、空隙幅ｄによって補償されるので、リニアな特性が達成される。測定空隙ｇでの磁束の集束用、及び、比較的大きなマグネットを装着するために極片を使用することが更に可能である。図４に示された、湾曲した、連続的に経過する極片２５，２６の形状を、平行領域に移行させることも可能である。この平行領域は、終端位置をシグナリングすることができるように、少なくともマグネット３０の長さを有している。両極片２５，２６間には、ホール素子５が設けられている。しかし、図１に示されているように、極片なしの構成も可能である。極片２５，２６は、ホール素子の方に磁束を集束する役割がある。極片２５，２６は、磁束案内部材２０，２１と同じ厚みを有している。図４には、数字３３で、マグネット３０の磁束の経過が示されている。マグネットの極性は、前述の図に相応している。マグネット３０が方向Ｘに動くと、各磁束案内部材２０，２１間の間隔ｄが変化する。この間隔の変化により、シフト量ｘに比例するホール素子中の磁場が変化する。図４の形状の特別な利点は、そのような磁束案内部材を簡単な製造過程、例えば、押し抜き加工及び曲げによって製造可能である点にある。そうすることによって、大きな高さの磁束案内部材を製造することができる。こうすることによって、材料を節約したデザインにすることができる。別の利点は、測定空隙ｇの構成の際に、プリント基板の量産の際に通常であるような種々のケーシング形状内にホール素子を装着することができる。一例が図５に示されている。ここでは、磁束案内部材２０，２１の端部が、部分的に押し抜かれており、残りの領域３１，３２は、馬蹄形状に曲げられている。領域３１，３２の端部間に、測定空隙ｇ及びホール素子５が設けられている。磁束案内部材の両端は、任意の形状にすることができ、その結果、磁束密度を任意の方向で測定経路ｘの方に配向することができる。こうすることによって、測定空隙内の磁束密度を集束することができ、他方のモジュール内にセンサを集積する際に、例えば、電気液圧式ブレーキでの操作ユニット内で、自由度が大きくなる。

リニアな信号経過特性用の磁束案内部材の適切な輪郭を持った、リニア経路測定用の経路センサを示す。 図２は、磁束案内部材での、変換器要素に対向する各々１つの極片を有する、リニア経路測定用の経路センサを示す。 リニア信号経過特性用の磁束案内部材の適切な輪郭を持った半径方向の経路測定用の経路センサを示す。 磁束案内部材が一定厚を有している経路センサを示す。 特別に成形された極片の実施例を示す。

Claims (4)

1. 少なくとも１つの磁気電気変換器要素（５）と、少なくとも２つの固定配置された磁束案内部材（１４，１５）と、少なくとも１つのマグネット（１３）とからなる磁気回路とを有しており、
   前記磁束案内部材（１４，１５）は、前記変換器要素（５）の領域内に、当該変換器要素（５）に向かって案内された各々１つの突起（７，８）を磁束コンセントレータとして有しており、
   該突起（７，８）により、前記磁束案内部材(１４，１５)間の空隙（ｄ）の幅が拡大され、
   前記少なくとも１つのマグネット（１３）は、当該空隙（ｄ）の方向に長くされており、
   所定の要素の運動により、前記磁気電気変換器要素（５）を用いて測定可能に磁束を制御する経路センサにおいて、
   前記磁束案内部材（１４，１５）と前記磁気電気変換器要素（５）とは、経路測定中、相互に不変の位置関係に位置しており、
   前記空隙方向に長くしたマグネット（１３）は前記固定配置された磁束案内部材（１４，１５）の空隙間を可動であり、
   前記マグネット（１３）の運動時に磁気回路中の空隙（ｄ）の変化によって、前記磁気電気変換器要素（５）により評価可能な磁場の変化を制御することができ、
   当該経路センサは、角度センサ（１ｃ）であり、
   前記磁束案内部材（１４，１５）とマグネット（１３）との相対運動の経路経過（１２）は円弧であり、
   前記経路経過は、前記空隙の方向と直交している、
   ことを特徴とする経路センサ。
2. 磁気回路の磁束案内部材（１４，１５）は、経路経過（１２）中の空隙の幅（ｄ）の変化に基づいて、所定の信号経過特性が変換器要素（５）で生じるような、マグネットの経路を閉じる輪郭を有している請求項１記載の経路センサ。
3. 磁束案内部材（１４，１５）は、少なくとも開口領域（２２）内に曲線形状を有している請求項１または２記載の経路センサ。
4. 変換器要素は、ホール素子（５）である請求項１から３迄の何れか１記載の経路センサ。

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