JP7137000B2 - 磁石ホルダおよび磁石ホルダを有するストロークセンサ - Google Patents

Description

本発明は、磁石ホルダおよび磁石ホルダを有する、プランジャ／シリンダ装置における軸線方向の変位を特定するためのストロークセンサに関する。

電子ブレーキシステムが、商用車においてますます普及してきている。これらのシステムは、ブレーキ作用に関する運転者の要求が正確に測定されることに依存している。また、従来の空気圧式または液圧式のブレーキシステムに関して、車両の運転者が意図する通りにブレーキ動作を正しく特定したいという要求が増えている。したがって、例えばシリンダに対するプランジャまたはピストンの軸線方向の変位をストロークセンサによって正確に測定することが重要である。

独国特許出願公開第１９６３７２９６号明細書では、円筒形のボディに配置された磁気抵抗素子を有する従来型のピストン用ストロークセンサであって、関連する磁石がピストンに取り付けられているストロークセンサが開示されている。ピストンが軸線方向に変位すると、ピストンの軸線方向の位置に応じて、磁気抵抗素子において電気信号が発生する。しかし、このセンサはシリンダ内に配置されており、したがって、シリンダ内部の湿分または汚れにさらされる。従来の別のマスタシリンダ用センサモジュールが、米国特許第９２６６５１７号明細書に開示されており、このセンサモジュールも磁気抵抗素子に依存し、対応する磁石を含む。このセンサモジュールは分離されたセンサチャンバを使用し、このセンサチャンバ内で、磁石が付加的なプランジャの端部分に取り付けられており、この付加的なプランジャは、位置を検知すべきマスタシリンダのプランジャに同調して往復運動する。このセンサモジュールは、磁気抵抗素子用の分離されたチャンバを提供しており、ひいては、湿分や汚れにさらされにくいが、案内部を有する磁石ホルダとしての付加的なプランジャにより、センサ装置がより複雑になる。

したがって、高い信頼性を提供し、製造しやすく、正確なセンサ結果を提供する更なる磁石ホルダおよびストロークセンサが要求される。

前述した従来のシステムの問題の少なくとも一部は、請求項１記載の磁石ホルダ、請求項５記載のストロークセンサおよび請求項９記載のプランジャ／シリンダ装置によって解決される。従属請求項には、独立請求項の主題の更なる有利な実現形態が記載してある。

本発明は、ストロークセンサ用の磁石ホルダに関する。ストロークセンサは、磁石を有する磁気抵抗式のセンサを備え、プランジャ／シリンダ装置の円筒形のボディ内でプランジャの線形の変位を検知するように構成されている。磁石ホルダは、プランジャを取り囲むスリーブと、スリーブから半径方向に突出した、磁石用の取付け部と、スリーブを片側で閉鎖するためのカバーとを備える。カバーは、（例えば、プランジャロッドを案内することにより）プランジャの線形の変位を可能にするための開口を備える。スリーブとカバーとは、プランジャが円筒形のボディ内で線形の変位を実施するときに互いに相対的に運動する。

「取り囲む」という用語は、軸線方向の変位の方向に対して垂直な断面において、スリーブがプランジャをそのプランジャの全周にわたって包囲していてよいことを示すものとする。しかし、取り囲むことは、プランジャが軸線方向で包囲されていることを示唆しない。その代わりに、軸線方向に関して、プランジャの少なくとも一部（例えばプランジャロッド）がスリーブを越えて突出していてよい。

当然ながら、磁気抵抗式のセンサは、センサ素子の抵抗値を変化させることになる磁場の変動に応じてセンサ信号を発生させる任意のセンサとすることができる。磁場の変動は、磁気抵抗式のセンサに対する磁石の軸線方向の変位によって生じる。このような磁気抵抗式のセンサの例は、ホール効果、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）効果、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）効果、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）効果を利用して、それぞれのセンサ信号を発生させる。対応するホールセンサは、磁性材料を必要としないが、対応するＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＡＭＲセンサは、少なくとも部分的に磁性材料に依存する。本発明は、磁気抵抗式のセンサの特定の例に限定されないものとする。

選択的に、プランジャ／シリンダ装置は、円筒形のボディの内側でプランジャとともに運動するように構成されたピストンを備える。この実施形態では、スリーブが、ピストンの少なくとも上側の部分を取り囲むように形成されていてよい。しかし、ピストンとプランジャとは、互いに分離可能な別個の要素である。

プランジャは、円筒形のボディに対して相対的に回転および線形の変位を実施することができる。この場合、取付け部が、スリーブとともに一体の部分を形成していてよく、スリーブと円筒形のボディとの間に回転方向のインターロックを提供しつつ、円筒形のボディ内での線形の変位（線形の運動）を可能にするように構成されていてよい。回転方向のインターロックは、円筒形のボディに設けられた軸線方向のスロット（細長い／線形の開口）によって実現されてよく、スリーブは、この軸線方向のスロットに係合して相対的な回転を防止するピンを備えてよい。このようなピンとして、磁石ホルダの取付け部が機能してよい。このインターロック係合の結果、磁石は、磁気抵抗式のセンサに対して線形に運動することになり、ひいては、良好に規定されたセンサ信号が提供される。

選択的に、スリーブは、プランジャおよび／またはピストンとともに線形の変位を実施するように適合されている。このことは、スリーブとプランジャとの間のピン／溝の係合によって同様に実現可能である。ピン／溝の係合は、スリーブとピストンとの間でも同様に形成可能である。

また、本発明は、円筒形のボディ内でのプランジャの線形の変位を検知するように構成された、磁石を有する磁気抵抗式のセンサ（ホールセンサであってよい）を備えるストロークセンサに関する。このストロークセンサは、前述した磁石ホルダを備える。

選択的に、ストロークセンサは、円筒形のボディの側方の部分に配置され、円筒形のボディの内部空間に対して封止されたチャンバを備える。さらに、ストロークセンサは、チャンバ用のクロージャを提供する取外し可能なサイドカバーを備えてよい。磁気抵抗式のセンサは、磁石とともにチャンバの内側に配置されていてよい。カバーは、円筒形のボディとチャンバとを閉鎖するように適合されていてよい。

選択的に、取外し可能なサイドカバーにプリント回路板が取り付けられている。プリント回路板はチャンバ内に磁気抵抗式のセンサを保持している。

また、本発明は、車両、特に商用車のブレーキシステム用のプランジャ／シリンダ装置に関する。プランジャ／シリンダ装置は、前述したように、円筒形のボディと、プランジャと、ストロークセンサとを備える。プランジャは、円筒形のボディ内で線形の変位を実施することができ、この線形の変位は、ブレーキ要求に対応していてよい。ストロークセンサは、車両に対するこのブレーキ要求を検知することができる。

選択的に、円筒形のボディは、取付け部の一部を収容して、スリーブのための軸線方向の案内部を提供しつつ、スリーブと円筒形のボディとの間の相対的な回転を防止する軸線方向のスロット（裂け目状の開口）を備える。

選択的に、プランジャ／シリンダ装置は、円筒形のボディの内側でプランジャとともに少なくとも一方向に運動するように構成されたピストンであって、スリーブが、円筒形のボディの内側で摺動しかつピストンの少なくとも上側の部分を包囲するように適合されている、ピストンを備える。さらに、円筒形のボディの内部空間に対してチャンバを封止するための、ピストンの下側の部分と円筒形のボディとの間の封止部が提供されていてよい。したがって、この装置は、従来の装置のように付加的なプランジャなどの付加要素を必要とすることなく、チャンバ内の磁気抵抗式のセンサを、例えば湿分、汚れなどに対して確実に保護する。

また、本発明の実施形態は、前述したプランジャ／シリンダ装置を有する車両に関する。車両は、商用車であってよく、プランジャ／シリンダ装置は、車両のブレーキシステムの一部であってよい。

システムのいくつかの例を添付の図面を参照しながら単なる例として以下に説明する。

本発明の一実施形態による、プランジャ／シリンダ装置システム用のストロークセンサを有する磁石ホルダを示す図である。 本発明の一実施形態による、プランジャ／シリンダ装置システム用のストロークセンサを有する磁石ホルダを示す図である。 断面線Ａ－Ａに沿った、図１Ａまたは図１Ｂのストロークセンサの断面図である。

図１Ａおよび図１Ｂは、プランジャ／シリンダ装置用のストロークセンサを有する磁石ホルダを示す。ストロークセンサは、磁石２２０を有する磁気抵抗式のセンサ２１０を備え、プランジャ／シリンダ装置は、軸線方向のＭに沿って互いに相対的に運動すること（線形の変位）ができるプランジャ３１０と円筒形のボディ３２０とを備える。磁石ホルダは、プランジャ３１０を包囲するスリーブ１１０と、スリーブ１１０から半径方向外向きに突出した、磁石２２０用の取付け部１２０と、スリーブ１１０を片側で閉鎖するためのカバー１３０とを備える。カバー１３０は、開口１３５を有しており、この開口１３５を通ってプランジャ３１０の線形の変位が可能になる。より正確には、プランジャ３１０は、開口１３５を通って延在するプランジャロッド３１２と、円筒形のボディ３２０の内部空間３２２に配置されたピストン部分３１４（拡径された部分）とを備えてよい。プランジャ３１０が、円筒形のボディ３２０の内部空間３２２を通って線形の変位Ｍを実施するとき、スリーブ１１０とカバー１３０は互いに相対的に運動する。

図１Ａの実施形態では、プランジャ３１０はピストン３３０に当接しており、線形に変位Ｍするときピストン３３０を押圧する。プランジャ／シリンダ装置は、プランジャ３１０に対してピストン３３０を（図１Ａでは上方に）押圧する付勢力を提供するための少なくとも１つのばね（図１Ａには図示せず）をさらに含んでよい。ピストン３３０が、他の連結要素（例えば、スナップ接続またはクリック接続）を介してプランジャ３１０に連結することも可能である。プランジャ３１０は、同じくスリーブ１１０にも連結し、軸線方向のＭへのスリーブ１１０とプランジャ３１０との相対的な変位が防止される。スリーブ１１０は、プランジャ３１０ではなく、ピストン３３０に連結されてよい。しかし、プランジャ３１０とスリーブ１１０は、軸線方向のＭを中心として互いに相対的に回転してよい。この連結は、溝／ピン連結１１５によって実現されてよく、この溝／ピン連結１１５は、例えば、スリーブ１１０から半径方向内向きに延在する凸部または突出リングと、プランジャ３１０またはピストン３３０（またはその拡径された部分）の外周面に形成された対応する凹部または溝とを含む。この連結は、逆の形態で実現されてもよく、つまり、溝／凹部がスリーブ１１０に形成され、凸部がプランジャ３１０に形成されてもよい。

図１Ｂに示す実施形態は、溝／ピン連結１１５が、スリーブ１１０と（プランジャではなく）ピストン３３０とを含む点だけが、図１Ａの実施形態と異なっている。他の構成要素は全て、同様に配置されてよい。

磁石２２０用の取付け部１２０は、スリーブ１１０から半径方向外向きに延在しており、それにより磁石２２０は、円筒形のボディ３２０の内部空間３２２から分離されたチャンバ２３０内に保持される。チャンバ２３０は、円筒形のボディ３２０の側方の部分に形成され、取外し可能なサイドカバー２４０によって覆われる。磁気抵抗式のセンサ２１０は、チャンバ２３０の内側に磁石２２０とともに配置され、このチャンバ２３０は、封止手段３４０（例えば、封止リング）によって、円筒形のボディ３２０の内部空間３２２に対して封止される。磁気抵抗式のセンサ２１０は、プリント回路板２５０に配置されてよく、このプリント回路板２５０は、チャンバ２３０の取外し可能なサイドカバー２４０に取り付けられてよい。

カバー１３０は、円筒形のボディ３２０ならびにスリーブ１１０および／またはチャンバ２３０用のクロージャを提供するように適合される。カバー１３０は、円筒形のボディ３２０に取り付けられ、開口１３５を備えており、この開口１３５を通ってピストンロッド３１２が延在し、線形の方向Ｍに沿って運動する。任意選択の封止要素１３７が、カバー１３０とピストン３１０との間に形成されて、線形の運動Ｍ（変位）中の封止が提供されてよい。

図２は、ピストン３３０と、スリーブ１１０と、円筒形のボディ３２０と、磁石２２０と、回路板２５０の付いたサイドカバー２４０とを通る断面線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。

この断面図から明らかなように、スリーブ１１０は、円筒形のボディ３２０のスロット３２５を通って延在している。この係合により、円筒形のボディ３２０に対してスリーブ１１０が回転方向に固定され、それにより、円筒形のボディ３２０に対するスリーブ１１０の回転が防止される。その結果、磁石１２０は、必然的に図２の同じ角度位置に保たれる（軸線方向の変位Ｍは、図２の描画平面に対して垂直である）。したがって、磁気抵抗素子２１０によって発生させられるセンサ信号は、線形の動作範囲内に保たれる（線形性が維持される）。

実施形態の有利な態様は、以下のようにまとめることができる。

説明した装置は、プランジャ３１０のストロークに比例した電気信号を提供することを目的として、例えばホール効果技術に基づくストロークセンサを提供する。センサは、磁場変動に対する感応性を有しており、したがって、センサのコア要素（例えば、ホールチップ２１０）の近くに永久磁石２２０が配置され、プランジャ３１０が作動すると磁場密度が変動可能になるように、この永久磁石２２０が適切に案内される。プランジャ３１０の方向と異なる、他の方向への磁石２２０の運動は、センサ信号の線形性に逸脱を生じさせることになる。

プランジャ３１０およびピストン３３０は、磁石ホルダとして機能するスリーブ１１０とともに、上側の（円筒形の）ボディ３２０の内側で摺動している（スリーブ１１０と取付け部１２０は一体部分とすることができる）。スリーブ１１０は、プランジャ３１０とピストン３３０の両方を取り囲み、組立てを容易にするために開口しており、この開口は、磁石２２０に対して反対側に配向される。磁石ホルダはカバー１３０も囲み、プランジャ３１０の完全なストロークのためにカバー１３０に接して摺動する。磁石座部（取付け部２２０）が、上側のボディ３２０のスロット３２５の内側で運動するので、スリーブ１１０は回転することができない。

磁石ホルダは、３つの機能、つまり、
－ 上側のボディ３２０の内側でプランジャ１１０およびピストン３３０の円滑な摺動を可能にする、
－ 磁石２２０をクランプ固定し、プランジャ３１０の回転する可能性があっても、磁石２２０をプランジャ３１０とともに動かし、横方向の運動をなくす、
－ プリント回路板２５０と磁石２２０との両方が配置されているチャンバ２３０を保護する、
を提供するように設計される。

説明および図面は、本開示の原理を示すにすぎない。したがって、本明細書で明示的に説明または図示していなくても、本開示の原理を実施する本開示の範囲に含まれる様々な構成を当業者が創作できることは明らかである。

さらに、それぞれの実施形態は、別個の例として独立していてよいが、他の実施形態では、定義された機能を異なる形態で組み合わせることが可能であり、つまり、一実施形態において説明した特定の特徴は、他の実施形態においても実現可能であることに留意すべきである。このような組合せは、特定の組合せが対象外であるという記載のない限り、本明細書の開示によって網羅される。

１１０ スリーブ
１１５ 凸部／ピンおよび凹部
１２０ 磁石用の取付け部（支持部）
１３０ カバー
１３５ カバーに設けられた開口
１３７ 封止部
２１０ 磁気抵抗式のセンサ（例えばホールセンサ）
２２０ 磁石
２３０ チャンバ
２４０ 取外し可能なサイドカバー
２５０ プリント回路板
３１０ プランジャ
３１２ プランジャロッド
３１４ プランジャのピストン部分
３２０ 円筒形のボディ
３２２ 内部空間
３２５ スロット、間隙、裂け目状の開口
３３０ ピストン
３４０ 封止部
Ｍ 線形の変位

Claims (11)

1. プランジャ／シリンダ装置の円筒形のボディ（３２０）内でのプランジャ（３１０）の線形の変位（Ｍ）を検知するように構成された、磁石（２２０）を有する磁気抵抗式のセンサ（２１０）を備えるストロークセンサであって、
   前記ストロークセンサは、さらに、
   前記円筒形のボディ（３２０）の側方の部分に配置され、前記円筒形のボディ（３２０）の内部空間（３２２）に対して封止されたチャンバ（２３０）と、
   前記チャンバ（２３０）用のクロージャを提供する取外し可能なサイドカバー（２４０）であって、前記磁気抵抗式のセンサ（２１０）は、前記磁石（２２０）とともに前記チャンバ（２３０）の内側に配置されている、取外し可能なサイドカバー（２４０）と、
   磁石ホルダであって、
   － 前記プランジャ（３１０）を取り囲むスリーブ（１１０）と、
   － 前記スリーブ（１１０）から半径方向外側に突出した、前記磁石（２２０）用の取付け部（１２０）と、
   － 前記スリーブ（１１０）を片側で閉鎖し、前記プランジャ（３１０）の前記線形の変位（Ｍ）を可能にするための開口（１３５）を有するカバー（１３０）と
   を備えている、磁石ホルダと、
   を備えており、
   前記スリーブ（１１０）と前記カバー（１３０）とは、前記プランジャ（３１０）が前記円筒形のボディ（３２０）内で前記線形の変位（Ｍ）を実施するときに互いに相対的に運動すること
   を特徴とする、ストロークセンサ。
2. 前記プランジャ／シリンダ装置は、前記円筒形のボディ（３２０）の内側で前記プランジャ（３１０）とともに運動するように構成されたピストン（３３０）をさらに備え、
   前記スリーブ（１１０）は、前記ピストン（３３０）の少なくとも上側の部分を取り囲むように形成されていることを特徴とする、請求項１記載のストロークセンサ。
3. 前記プランジャ（３１０）は、前記円筒形のボディ（３２０）に対して相対的に前記線形の変位（Ｍ）および／または回転を実施することができ、
   前記取付け部（１２０）は、前記スリーブ（１１０）と前記円筒形のボディ（３２０）との間に回転方向のインターロックを提供しつつ、前記円筒形のボディ（３２０）内での前記線形の変位（Ｍ）を可能にするように構成されている
   ことを特徴とする、請求項２記載のストロークセンサ。
4. 前記スリーブ（１１０）は、前記プランジャ（３１０）および／または前記ピストン（３３０）とともに前記線形の変位（Ｍ）を実施するように適合されていることを特徴とする、請求項２または３記載のストロークセンサ。
5. 前記磁気抵抗式のセンサ（２１０）がホールセンサである、請求項１から４までのいずれか１項記載のストロークセンサ。
6. 前記取外し可能なサイドカバー（２４０）に取り付けられ、前記チャンバ（２３０）内に前記磁気抵抗式のセンサ（２１０）を保持するように適合されたプリント回路板（２５０）を備えることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のストロークセンサ。
7. 前記カバー（１３０）は、前記円筒形のボディ（３２０）と前記チャンバ（２３０）とを閉鎖するように適合されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のストロークセンサ。
8. 車両のブレーキシステム用のプランジャ／シリンダ装置であって、
   プランジャ（３１０）と、
   前記プランジャ（３１０）が線形の変位（Ｍ）を内部で実施することができる円筒形のボディ（３２０）と、
   前記線形の変位（Ｍ）に基づき／応じてセンサ信号を発生させるように構成された、請求項１から７までのいずれか１項記載のストロークセンサと
   を備えることを特徴とする、プランジャ／シリンダ装置。
9. 前記円筒形のボディ（３２０）は、前記取付け部（１２０）の一部を収容して、前記スリーブ（１１０）のための軸線方向の案内部を提供しつつ、前記スリーブ（１１０）と前記円筒形のボディ（３２０）との間の相対的な回転を防止する軸線方向のスロット（３２５）を備えることを特徴とする、請求項８記載のプランジャ／シリンダ装置。
10. 前記円筒形のボディ（３２０）の内側で前記プランジャ（３１０）とともに少なくとも一方向に運動するように構成されたピストン（３３０）であって、前記スリーブ（１１０）は、前記円筒形のボディ（３２０）の内側で摺動しかつ前記ピストン（３３０）の少なくとも上側の部分を包囲するように適合されている、ピストン（３３０）と、
    前記円筒形のボディ（３２０）の内部空間（３２２）に対して前記チャンバ（２３０）を封止するための、前記ピストン（３３０）の下側の部分と前記円筒形のボディ（３２０）との間の封止部（３４０）と
    を備えることを特徴とする、請求項８または９記載のプランジャ／シリンダ装置。
11. 請求項８から１０までのいずれか１項記載のプランジャ／シリンダ装置を有する車両。

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