JP5807010B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルの特徴を有する磁気式リニア位置センサを備えたリニアアクチュエータに関する。

磁気式リニア位置センサは、永久磁石によって生成される磁場に対して直線計測部において相対的に変位するホールセンサとともに働く。ホールセンサによって検出される磁場は、上記計測部に沿って変化し、適切な評価回路によって上記ホールセンサと磁場との間の相対位置、又は上記ホールセンサと計測部との間の相対位置のそれぞれに変換されうる。できるだけ位置計測を正確に行うために、計測部においてできるだけ磁場が線形であるほうが有利である。線形の磁場である場合、磁場の強さが線形的に、すなわち一定の勾配で変化する。磁束線は磁石から空間的に広がるため、このような線形の磁場を計測部内に形成するのは難しい。

特許文献１では、磁場を生成するための２つの永久磁石を有する磁場生成ユニットを備えた磁気式リニア位置センサが開示されている。更に、この既知の位置センサは、直線計測部を形成する磁場領域に配置されたホールセンサを備えている。これらのホールセンサ及び磁場生成ユニットは、計測部内にホールセンサを配置するために、長手方向に沿って互いに相対的に直線状に配置されうる。更に、永久磁石は、長手方向に垂直な横方向に分極している。これは、各磁石におけるＮ極とＳ極とが、横方向における両端に位置することを意味する。

計測部内で線形の磁場を形成するために、既知の位置センサの２つの永久磁石は、計測部の外側に該計測部に沿って長手方向に、該計測部の両端部に亘って延びるように形成されている。更に、これらの永久磁石は、例えば２つのＳ極が互いに向かい合うように、反対向きに分極されている。しかも、両方の永久磁石は、上記２つの永久磁石の互いに向かい合い且つ計測部に向かっている内側の部分において、凸状に湾曲している。この曲率は、計測部において所望の線形の磁場が得られるように形成される。

この方法は、比較的複雑である。例えば、湾曲した内側の部分の製造時のばらつきが、所望の磁場の線形性の面で大きなずれを引き起こすことがある。また、磁場の線形領域内に留まるように、ホールセンサを永久磁石と相対的に非常に正確に配置して移動させなければならない。

特許文献２では、テーパー状の輪郭を有することにより菱形状の計測部を形成する４つの永久磁石とともに働く別の位置センサが開示されている。互いに長手方向に延びてテーパー状に形成される上記永久磁石は、計測部の中心部において互いに離れている。この場合の位置センサでは、永久磁石によって開状態の磁気回路が形成される。ここでは、テーパー状の永久磁石は、計測部におけるかなりの部分に沿って横方向に延びている。このような開状態の磁気回路は、特に熱の影響による不具合を受けやすい。

米国特許第７０８８０９５号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１３４２５７号明細書

本発明は、上述のようなタイプの位置センサのための改善された実施形態、及び／又は、該位置センサを有し特に比較的安価に生産されることを特徴とするリニアアクチュエータのための改善された実施形態を提供する問題に関する。

上記問題は、独立請求項の主題による発明によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、長手方向において互いに離れた永久磁石の間隔をあけ、且つ該永久磁石の極同士を磁気伝導性要素によって接続するという概念に基づいている。閉じられた磁気回路を形成するために、この２つの磁気伝導性要素を介して上記２つの永久磁石が互いに接続される。よって、磁場生成ユニットによって生成された磁場は、上記永久磁石の間の長手方向且つ上記磁気伝導性要素の間の横方向に配置される。ここで、少なくとも計測部の領域において、磁場は上記永久磁石の磁場によって直接的に形成されるのではなく、間接的にのみ、つまり磁気伝導性要素内の磁束によって形成される。本発明は、磁気伝導性要素の内部に比較的均一な磁場が存在しこれにより計測部の領域における磁気伝導性要素の間に、主に線形の磁場が発生する、という知識を利用している。同時に、磁場生成ユニットには、永久磁石及び磁気伝導性要素に関して極めてシンプルな形状のみが要求されるため、これにより製造が容易になる。更に、製造公差の許容範囲が大幅に低減される。閉じられた磁気回路によって、熱の影響を低減できる。

例えば、磁気伝導性要素は、互いに対向するとともに計測部に面する内側の部分において、長手方向において互いに同じ距離に配置でき及び／又は平坦な形状にできる。これにより、磁気伝導性要素の生産が簡素化される。加えて、又はその代わりに、磁気伝導性要素を長手方向に延びるように及び／又は互いに平行に延びるように形成できる。更に、磁気伝導性要素を直線状に延びるように及び／又はそれぞれが長手方向において断面の輪郭が一定となるようにできる。その代わりに、さらに選択的に、計測部の内外の磁場に影響を与えるために、磁気伝導性要素を、台形、折り曲げ、湾曲、又はその他の適当な形状となるように形成してもよい。特に、長手方向に沿って、磁気伝導性要素は幅及び／又は厚みが変わり、該磁気伝導性要素が鏡面対称構造であるのが有利である。一般的に、磁気伝導性要素は、実質的に線形の磁場が計測部に存在するように、好ましい実施形態に従って幾何学的に形成できる。

磁気伝導性要素は、軟磁性材料、特に強磁性材料、好ましくはシート状の鉄で構成されているのが好ましい。

各磁気伝導性要素が、一方の永久磁石のＳ極を他方の永久磁石のＮ極に接続する構造であるのが特に有利である。その結果、自己完結型の閉じた磁場の通路になる。

ホールセンサが直線状に配置されうる計測部は、永久磁石の間の磁石距離よりも長手方向について短くなるように構成されている。ここでは、計測部を永久磁石の間の中央部分に配置するのが有利である。この構成は、永久磁石によって直接生成される磁場が、距離の減少に応じて大きくなるホールセンサの磁場計測における影響を有している、という事実に基づいている。磁石距離に従って計測部を短くすることによって、ホールセンサは永久磁石から計測部の長手方向においても離れて配置され、これにより位置測定の精度が上昇する。

計測部に面する永久磁石の内側端部は、計測部内において磁場ができるだけ線形になるように、長手方向における互いの間の磁石距離が、計測部よりも長い。これにより、永久磁石を、例えば長方形の表面をもつ直方体のように特に簡単な形状にできるため、比較的安価に製造できる。更に、又はその代わりに、永久磁石を、長手方向において完全に上記計測部の外側に配置できる。これにより、計測部内における磁場の影響はかなり低減され、その結果、磁場は主にそして好ましくは唯一、磁気伝導性要素内の磁束によって決定される。

特にこの点について、計測部の長手方向の両端部において、計測部の磁気伝導性要素の間に広がる磁場において近接する永久磁石の磁場の影響がホールセンサの磁場計測のために無視されうるように、計測部の長手方向の両端部が上記永久磁石から離れて配置される。この構成により、計測が磁場の線形領域のみにおいて行われることが保証される。

同様に、磁気伝導性要素が、該磁気伝導性要素内の横方向において実質的に磁気飽和が発生しないような厚みであるのが有利である。この構成によれば、磁気伝導性要素内において磁束線の高い均一性を得ることができ、磁気伝導性要素の間の磁場の線形性が改善される。磁気伝導性要素内において磁束飽和が発生するとすぐに、磁束線が磁気伝導性要素外にも広がる危険性が生じ、その結果、広がった磁場が発生して計測部内の磁場の線形性に影響する。

ここで紹介された位置センサは、連結棒及びアクチュエータユニットを備えたリニアアクチュエータに用いられる。連結棒は、直線状に移動される要素に連結でき、アクチュエータハウジングに対して直線状に移動可能である。アクチュエータユニットは、連結棒を直線的に移動させるのに役立つ。位置センサは、連結棒とアクチュエータハウジングとの相対位置を検出するのに用いられる。このために、連結棒がボールジョイントを介して磁場生成ユニットに動かされるように接続される一方、ホールセンサがアクチュエータハウジングに固定して接続される。

好ましい設計によれば、ホールセンサ及び位置センサの電気接続部をも有し、アクチュエータハウジングに取り付けられたホールセンサユニットが設けられている。位置センサ及びリニアアクチュエータは、一方では独立した製造が可能であり、他方では簡略化された組立が行われるように、それらの要素に対して互いに適合される。

別の改良によれば、磁場生成ユニットを備え、直線状に移動可能に案内されるように、アクチュエータハウジングに形成されたリニアガイドに配置された磁石ユニットを設けることができる。このように、位置センサの全ての必須要素、すなわち磁石ユニットのリニアガイドは、リニアアクチュエータの１つの要素、すなわちアクチュエータハウジングに設けられ、これにより、リニアアクチュエータ及び位置センサの相互の構造的な一体化が向上し、その結果、製造及び組立が簡素化される。

アクチュエータは、流体の流れ、特に、例えば内燃機関に供給される新鮮な空気としてのガスの流れや、内燃機関の排気ガスの流れを制御するためにも用いることができる。ここでは、アクチュエータは、特にバタフライバルブとして構成される絞りユニットに接続することができる。位置センサでは、絞りユニットの位置、すなわち流体の流速を制御できる。アクチュエータは、例えば、真空セル、又は、電気的に駆動又は動作される制御要素として形成できる。

本発明の更に重要な特徴及び利点は、従属項、図面、及び図面に基づく図に関連する説明から生じる。

上述した特徴及び後述する特徴は、記載されたそれぞれの組合せにおいてだけでなく、本発明の文脈から逸脱しない範囲において、他の組合せ又は単独でも利用可能であることが理解されるべきである。

本発明の好ましい例示的な実施形態は図に示され、詳細は以下でより詳しく説明されている。ここでの同一の符号は、同一又は類似の、又は機能的に同一の要素を示している。

以下の図は、概略図である。

図１は、位置センサの概略側面図である。 図２は、位置センサの縦断面図である。 図２Ａは、図２のＡ−Ａ断面図である。 図３は、図２のイラストに関して９０度回転させた位置センサの更なる縦断面図である。 図４は、リニアアクチュエータの概略縦断面図である。 図５Ａは、ある実施形態の位置センサの概略上面図である。 図５Ｂは、他の実施形態の位置センサの概略上面図である。 図６Ａは、ある実施形態の位置センサの概略側面図である。 図６Ｂは、他の実施形態の位置センサの概略側面図である。

図１によれば、磁気式リニア位置センサ１は、矢印で示される磁場３を生成するための磁場生成ユニット２を備えている。更に、上記位置センサ１は、適切な評価回路（ここでは図示されず詳細は記載されていない）に接続されたホールセンサ４を備えている。好ましくは、ホールセンサ４及び評価回路は、共通の要素に接続される。この要素は、例えば、ホールセンサＩＣ（プログラム自由な集積電子部品を有するホールセンサ）として形成できる。ホールセンサ４は、既知の方法で磁場を検出し、それと相関する電気測定信号を生成する。

磁場生成ユニット２は、双方向矢印で示される横方向６に分極された２つの永久磁石５を備えている。従って、各永久磁石５のＳ極Ｓ及びＮ極Ｎは、横方向６において、各永久磁石の両端に位置する。ここで紹介される位置センサ１の場合、永久磁石５は、横方向６に対して垂直に延び双方向矢印で示される長手方向７において互いに離れて配置される。

更に、磁場生成ユニット２は、いずれのものも一方の永久磁石５の磁極の１つを他方の永久磁石５の磁極の１つに接続する２つの磁気伝導性要素８を備えている。この磁気伝導性要素８は、磁気的な伝導性がある。これにより、永久磁石５の間において磁気伝導性要素８を通じて流れるラインの束によって示される磁束線９が生じる結果となる。

有利に構成された永久磁石５の場合、永久磁石５における横方向６に延びる高さは、該永久磁石における長手方向７の長さよりも短い。従って、永久磁石５は、磁気伝導性要素８においてより大きな接触面積を有するため、磁場の磁気伝導性要素８への移動が改良される。

永久磁石５は、いずれのものも単一の一片で構成されているのが好ましい。永久磁石５を複数の片で構成することも可能である。特に、永久磁石は、長手方向７において多層状に又は堆積されたように構成されるのが好ましい。

ホールセンサ４は、直線計測部１１を形成する磁場３の領域１０に配置されている。ホールセンサ４及び磁場生成ユニット２は、長手方向７に沿って互いに直線状に相対的に移動可能である。これにより、ホールセンサ４を計測部１１内に配置できる。計測部１１におけるその相対的な位置に従って、ホールセンサ４は、それと相関する測定信号を生成する。この測定信号は、計測部１１内におけるホールセンサ４の位置を計算するために上記評価回路で用いることができる。

磁気伝導性要素８は、磁気的な伝導性の材料で構成されているのが有利である。これは、軟磁性材料を含んでいるのが好ましい。特に、これは、強磁性材料を含むことができ、シート状の鉄であるのが好ましい。

磁気伝導性要素８は、いずれのものも単一の一片で構成されているのが好ましい。磁気伝導性要素８を複数の片で構成することも可能である。特に、それらは、横方向６において多層状に又は堆積されたように構成されるのが好ましい。

例に示されるように、磁場生成ユニット２は、幾何学的に簡単な形状を有している。例えば、計測部１１に面している内側部分１２において、磁気伝導性要素８は平坦な形状を有している。更に、その例では、磁気伝導性要素８において互いに対向する内側部分１２は、長手方向において、互いに対して同じ距離になるように配置されている。しかも、ここでは、磁気伝導性要素８は、長手方向に且つ互いに平行に延びている。更に、好ましい例では、それらは直線状に延びるとともに長手方向において断面の輪郭が一定である。例えば、磁気伝導性要素８は、矩形状の断面の輪郭を有している。他の実施形態では、磁気伝導性要素８について主に他の形状も考えられる。例えば、その形状を、台形、折り曲げ、湾曲、又はその他の異なる形状となるように形成することもできる。ここで、各形状は、いずれのものも特に、磁場３に描かれる直線で示されるように直線計測部１１内の磁場のコースの線形性が保たれるように又は促進されるように、選択される。

例えば、図５及び図６は、磁気伝導性要素８が長手方向７においてさまざまな形状を有している実施形態を示している。例えば、図５Ａ及び図５Ｂは、長手方向７に沿って磁気伝導性要素８の幅４８が変化している様々な実施形態を示している。変化している幅４８は、少なくとも計測部１１内で発生し、該計測部１１内の磁場の線形化に利用できる。図５Ａは、変化している幅４８が弧状部、特に特定の弓状の輪郭によって形成されている実施形態を示している。これに対して、図５Ｂは、変化している幅４８がくさび形によって形成されている実施形態を示している。

対照的に、図６Ａ及び図６Ｂの実施形態の場合、長手方向７において各磁気伝導性要素８の厚さ４９が変化していることが示されている。ここでも、厚さ４９の変化は、少なくとも計測部１１内で与えられている。更に、図６Ａは、厚さ４９の変化が曲線、特に特定の弓状の内側輪郭によって形成されている実施形態を示している。これに対して、図６Ｂは、変化している厚さ４９が各磁気伝導性要素８の内側におけるくさび形の輪郭によって形成されている実施形態を示している。基本的に、長手方向７に沿った厚さ４９の進路は、各磁気伝導性要素８の各外側に輪郭を形成することによっても実行でき、従ってそうすると、図１に示すような互いに向かい合った内側部分１２は、互いに対して同じ距離になり、及び／又は平面状になる。

例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示されるような長手方向７における幅４８の変化、及び図６Ａ及び図６Ｂに模式的に示されるような長手方向７に沿った厚さ４９の変化は、択一的に又は累積的に行うことができ、そして好ましくは、計測部１１の中央部分を通り長手方向７に垂直に延びる鏡面に対して鏡面対称となるように行われる。

ここで示される図５及び図６の実施形態では、双方の磁気伝導性要素８が、変化している幅４８及び変化している厚さ４９のそれぞれを有しているが、磁気伝導性要素８のうちの一方だけが、変化している幅４８及び変化している厚さ４９のそれぞれを有し、他方の磁気伝導性要素８が、一定の幅４８及び一定の厚さ４９のそれぞれを有する実施形態も主に考えられる。同様に、例えば、一方の磁気伝導性要素８が変化する幅４８を有し、他方の磁気伝導性要素８が変化する厚さ４９を有する混合の構造が考えられる。

磁気伝導性要素８の幅４８及び／又は厚さ４９に関して、長手方向７における磁気伝導性要素８の変化は、例えば、成形技術又は機械加工によって行うことができる。同様に、上記伝導性要素８が所望の形状となるよう打ち抜き工程によって磁気伝導性要素８を特別に製造することが主に考えられる。

好ましくは、各磁気伝導性要素８は、一方の永久磁石５のＳ極Ｓを、他方の永久磁石５のＮ極Ｎに接続する。その結果、計測部１１内の線形磁場の形成を容易にする環状に閉じられた磁束回路が形成される。

２つの永久磁石５は、長手方向７において互いに離れて配置されている。対応する距離又は対応する磁石距離は、図１において１３で示されている。長手方向７において、計測部１１は磁石距離１３よりも短い。計測部１１の長さは図１において１４で示されている。ここで示される好ましい例では、計測部１１は、長手方向７に関して２つの永久磁石５の間の中央に配置されている。従って、計測部１１の長手方向の両端部１５は、それぞれ、近接する永久磁石５のそれぞれとの間に距離１６を有しており、計測部１１の中央に配置する場合、２つの距離１６は同じになる。図１の例では、計測部１１の長さ１４は、永久磁石５の間の磁石距離１３の約４０％である。一般的に、計測部１１は、磁石距離１３の最高７０％を超えて又は最高５０％を超えて延びている。

従って、互いに対向するとともに計測部１１に面する永久磁石５の内側端部４７は、互いの間に磁石距離１３を有することが図１において明らかに示されており、この例に示されるように、磁石距離１３は計測部１１よりも大きい。選択した構造により、永久磁石５はそれぞれ、長手方向７に関して完全に計測部１１の外側に配置されている。

計測部１１内の長手方向の両端部１５まで線形的な磁場３を形成するために、距離１６は、長手方向の端部１５において、計測部１１における磁気伝導性要素８の間に広がった磁場３において、近接する各永久磁石５の磁場１７の影響が、例えホールセンサが計測部１１の長手方向の端部１５のそれぞれに配置されていてもホールセンサ４の磁場計測に関して無視できるような寸法にできる。永久磁石５と、ホールセンサ４の配置領域の長手方向の端部１５との間の最小距離１６を維持することによって、計測部１１内において磁場３の優れた線形性を得ることができる。

更に、磁気伝導性要素８は、磁気伝導性要素８内において磁気飽和が発生しない、又はホールセンサ４の磁場計測のために無視できる低い飽和しか発生しない寸法であるか、又は横方向６の厚みを有する。その結果、永久磁石５の間の磁気伝導性要素８を通じて流れる磁束線が、ほとんど磁気伝導性要素８内のみに広がる。これにより、特に、磁気伝導性要素８の外側へ広がり計測部１１内の磁場の線形性に悪影響を有しうる浮遊磁場の発生を防止できる。磁気伝導性要素８内に広がる磁束線９は、２つの永久磁石５の間の中央に配置される広い領域を延び且つ互いに平行に延び、これにより計測部１１内の線形的な磁場３の形成が容易になる。磁束線９は、永久磁石５のそれぞれの磁極に流入するため、又はそれらから流出するため、永久磁石５付近の端領域のみで曲がっている。

示される例では、磁場生成ユニット２は、長手方向７に垂直に延びる平面に関して鏡面対称に構成されている。この例では、磁場生成ユニット２は、横方向６に垂直に延びる平面に関しても鏡面対称に構成されている。その結果、全体的に幾何学的に容易になるため、安価に実施可能な構造になる。特に、永久磁石５及び磁気伝導性要素８は、それぞれ、同じ部品である。

図２、図２Ａ、及び図３によれば、各要素、すなわち永久磁石５及び磁気伝導性要素８を互いに相対的に配置するために、磁場生成ユニット２をプラスチック１８によって覆うことができる。これにより、一方では、プラスチックコーティング１９が形成される。同時に、磁場生成ユニット２を囲む磁石ユニット２０が形成される。プラスチック１８は、磁場生成ユニット２の要素上に射出成型又は成型できる。

ホールセンサ４も、プラスチック２１によって覆うことができる。便宜上、プラスチック２１は、ホールセンサ上に射出成型又は成型される。ここで、プラスチック２１は、図１において２３で示されるギャップに横に埋められ、磁気伝導性要素８の間の横方向６に配置されるセンサキャリア２２を形成する。

更に、位置センサ１は、該位置センサ１を覆う又は封じ込める、すなわち該位置センサ１が外部からシールされるようなセンサハウジング２４を備えることができる。このシーリングは、埃のシーリング、及び／又は湿気のシーリング、及び／又は気体のシーリングを実現できる。

図２、図２Ａ、及び図３に示される参考例によれば、ホールセンサ４はセンサハウジング２４に固定された状態で配置されている。これに対して、磁場生成ユニット２又は磁石ニット２０は、それぞれ、センサハウジング２４に直線的に移動可能に配置されている。更に、ここでは、図２に示される少なくとも１つのプレテンションばね２５がセンサハウジング２４に設けられている。この例では、２つのプレテンションばね２５が設けられている。各プレテンションばね２５は、一方がセンサハウジング２４に、他方が磁場生成ユニット２又は磁石ユニット２０に、それぞれ支持されている。これにより、磁場生成ユニット２又は磁石ユニット２０は、それぞれ、その端部のうちの一方において予め付勢される。この例では、プレテンションばね２５は、螺旋状の圧縮ばねである。ここでは、各プレテンションばね２５は、それぞれ、直線的に動作可能なように案内するために、磁場生成ユニット２のガイドエレメント２７又はセンサハウジング２４における磁石ユニット２０が配置されるガイド溝２６に配置できる。便宜上、プレテンションばね２５は、各ガイドエレメント２７と相互作用する。この例では、ガイドエレメント２７は、磁場生成ユニット２に射出成型される。これにより、特に、上記ガイドエレメントはコーティング１９の一体的な一部を形成する。

図４によれば、上述した位置センサ１は、リニアアクチュエータ２８に用いることができる。また、このリニアアクチュエータ２８は、自動車に用いることができる。リニアアクチュエータは、直線動作に、つまり、例えばバタフライバルブやスライドバルブのような要素を直線的に移動させるのに適している。このため、リニアアクチュエータ２８は、直線的に移動させられる要素（ここでは示されていない）のそれぞれに連結できる連結棒２９を備えている。例えば、この目的のために、連結棒２９は外ねじ３０を備えることができる。更に、連結棒２９は、アクチュエータハウジング３１に対して、双方向矢印３２に従って直線的に動作可能である。加えて、リニアアクチュエータ２８は、連結棒２９をアクチュエータハウジング３１に対して直線的に動作できるアクチュエータユニット３３を備えている。位置センサ１は、該位置センサ１によって連結棒２９とアクチュエータハウジング３１との間の相対的な位置を検出できるように、構造的にリニアアクチュエータ２８に一体化されている。連結棒２９が動作可能なように磁場生成ユニット２に連結される一方ホールセンサ４がアクチュエータハウジング３１に固定された状態で配置される、図４に示される実施形態がここでは好ましい。アクチュエータハウジング３１に対する連結棒２９の直線的な変位は、磁場生成ユニット２とホールセンサ４との間の直線的な変位に対応する結果となる。

示された例では、連結棒２９は、ボールジョイント３４を介して磁場生成ユニット２に駆動可能に連結される。ボールジョイント３４は、ボールヘッド３５及びボールソケット３６を備えている。この例では、ボールヘッド３５は、磁場生成ユニット２に一体的に形成されるか、又は、磁石ユニット２０に一体的に形成される。例えば、ボールヘッド３５は、磁場生成ユニット２の残りの要素に射出成型されたコーティング１９の一体化した部分を形成する。この例では、ボールソケット３６は、連結棒２９の一体的に形成された部分によって形成される。ボールジョイント３４は、製造公差を排除し、更に連結棒２９と位置センサ１との間を遊びのない結合にできる。他の適切な結合も主に実行可能であることは明らかである。

便宜上、アクチュエータユニット３３は、空気圧で動作する。この場合、アクチュエータハウジング３１は、例えば適切な制御圧接続部３８を介して空気制御圧力によって加圧可能な制御室３７を備えている。制御室３７は、弾性のダイヤフラム３９によって閉じられている。ダイヤフラム３９は、弾性変形可能である。連結棒２９は、ダイヤフラム３９に駆動可能に接続されている。この例では、連結棒２９は、ダイヤフラム３９と連結棒２９との間がしっかりと接続されるように、ダイヤフラム３９を貫通している。制御室３７の制御圧力に従ってダイヤフラム３９は変形し、その結果、連結棒２９が所望の直線変位３２だけ移動する。図４の例では、連結棒２９が、端部において、それぞれ、制御室３７又はアクチュエータハウジング３１に配置されるリターンスプリング４０によって予め付勢される。

リニアアクチュエータ２８において位置センサ１を用いるため、ここで提案されているように、位置センサ１はホールセンサユニット４１を備えることができる。ホールセンサユニット４１は、ホールセンサ４と、位置センサ１の電気接続部４２とを備えている。ホールセンサ４によって生成された信号は、上記接続部４２を介して入力できる。ホールセンサユニット４１は、例えば、射出成型工程を用いて一体的に製造できる。よって、ホールセンサ４及び上記接続部４２へ延びるラインは、射出成型されたホールセンサユニット４１によって覆われている。ホールセンサユニット４１は、アクチュエータハウジング３１に取り付けられている。このために、アクチュエータハウジング３１は適切な取付口４３を有することができる。

アクチュエータハウジング３１には、直線ガイド４４が形成され、特に一体的に形成されている。磁石ユニット２０は、直線ガイド４４によって、該磁石ユニット２０がアクチュエータハウジング３１の直線ガイド４４に案内されて直線的に、且つ連結棒２９の直線変位と平行に移動されうる。

図４に示される実施形態では、アクチュエータハウジング３１は、カバー４６に覆われた壺形状の本体部４５を備えている。ダイヤフラム３９は、上記ポット本体部４５及びカバー４６の間にクランプされている。カバー４６は、例えばリターンスプリング４０によって動かされた連結棒２９がアクチュエータハウジング３１から最大限の範囲に動くときの連結棒２９のためのエンドストップを同時に構成する。

Claims (12)

1. リニアアクチュエータであって、
   直線状に移動される要素に連結され、アクチュエータハウジング（31）に対して直線状に移動可能な連結棒（29）と、
   上記連結棒（29）を直線状に移動させるためのアクチュエータユニット（33）と、
   上記連結棒（29）とアクチュエータハウジング（31）との間の相対的な位置を検出するための位置センサ（1）とを備え、
   上記位置センサ（1）は、
   磁場（3）を生成するための２つの永久磁石（5）を有する磁場生成ユニット（2）と、直線計測部（11）を形成する磁場（3）の領域（10）に配置されるホールセンサ（4）とを備え、
   上記ホールセンサ（4）及び磁場生成ユニット（2）が、上記ホールセンサ（4）を上記計測部（11）内に配置するために、長手方向（7）に沿って互いに対して直線状に変位可能であり、
   上記永久磁石（5）が、長手方向に対して垂直に延びる横方向（6）に分極され、
   上記永久磁石（5）が、互いに長手方向に対して離れて配置される磁気式リニア位置センサであり、
   上記永久磁石（5）の一方の各磁極は、いずれのものも、１つの磁気伝導性要素（8）を介して他方の永久磁石（5）の磁極に接続され、
   上記連結棒（29）は、ボールジョイント（34）を介して上記磁場生成ユニット（2）に駆動されるように連結され、上記ホールセンサ（4）は、上記アクチュエータハウジング（31）内に固定された状態で配置され、
   上記ホールセンサ（4）が直線状に配置される計測部（11）は、上記永久磁石（5）間の磁石距離（13）よりも長手方向について短く、
   上記計測部（11）は、該計測部（11）の長手方向の両端部（15）において、計測部（11）の磁気伝導性要素（8）の間に広がる磁場（3）において近接する永久磁石（5）の磁場（17）の影響が、ホールセンサ（4）の磁場計測のために無視できるように、長手方向の両端部（15）が上記永久磁石（5）から離れていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
   上記計測部（11）は上記永久磁石（5）の間の中央部分に配置されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
3. 請求項２に記載のリニアアクチュエータであって、
   上記計測部（11）は、長手方向（7）において上記磁石距離（13）の最高５０％を超えて延びていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
   上記永久磁石（5）は、長手方向（7）において完全に上記計測部（11）の外側に配置されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
   上記磁気伝導性要素（8）は、幾何学的に、上記計測部（11）において磁場（17）が実質的に線形になるように形成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
   上記磁気伝導性要素（8）は、長手方向（7）に沿って幅及び／又は厚みが変わり、互いに対向し計測部（11）に面する内側の部分（12）において、該磁気伝導性要素（8）は、長手方向（7）において互いに同じ距離及び／又は平面状にできることを特徴とするリニアアクチュエータ。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
   上記磁気伝導性要素（8）は、軟磁性材料で構成され、及び／又は、
   上記磁気伝導性要素（8）は、長手方向（7）に延びて、及び／又は、
   上記磁気伝導性要素（8）は、互いに平行となるように延びて、及び／又は、
   上記磁気伝導性要素（8）は、直線状に延びて、及び／又は、
   上記磁気伝導性要素（8）は、それぞれ、長手方向において断面の輪郭が一定であり、
   各磁気伝導性要素（8）は、一方の永久磁石（5）のＳ極を他方の永久磁石（5）のＮ極に接続することを特徴とするリニアアクチュエータ。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
   上記磁気伝導性要素（8）は、横方向（6）の厚みが、該磁気伝導性要素（8）において無視できる程度の磁気飽和が発生する、又は磁気飽和が発生しないような厚みであることを特徴とするリニアアクチュエータ。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
   上記磁場生成ユニット（2）は、プラスチックによってコーティングされ、及び／又は、
   上記ホールセンサ（4）は、プラスチックによってコーティングされ、及び／又は、
   上記位置センサ（1）は、埃、及び／又は湿気、及び／又は気体が外部から侵入しない気密状に密閉されるように、センサハウジング（24）によって包まれていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
    上記磁場生成ユニット（2）は、長手方向（7）に対して垂直に延びる平面に関して、及び／又は、横方向（6）の対して垂直に延びる平面に関して鏡面対称に形成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
    上記ボールジョイント（34）のボールヘッド（35）が上記磁場生成ユニット（2）に一体的に形成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータであって、
    上記アクチュエータユニット（33）は、空気の作用によって駆動され、上記アクチュエータハウジング（31）内に、空気制御圧力によって加圧され弾性のダイヤフラム（39）で閉じられる制御室（37）を備え、上記連結棒（29）は、上記ダイヤフラム（39）に駆動されるように連結され、及び／又は、
    上記ホールセンサ（4）と、上記位置センサ（1）の電気接続部（42）とを有し、上記アクチュエータハウジング（31）に取り付けられたホールセンサユニット（41）が設けられ、及び／又は、
    上記磁場生成ユニット（2）を有し、直線状に変位可能に案内されるように、上記アクチュエータハウジング（31）に形成されたリニアガイド（44）に配置される磁石ユニット（20）が設けられていることを特徴とするリニアアクチュエータ。

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