JP5606550B2 - 可動な構成部材におけるストローク検出のための磁界センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念部に記載した、磁界の空間的な成分が、検出したいストロークに亘って変化し、かつこの変化に応じて検出可能である、回転式及び／又は線形に運動する構成部材のストローク検出のための磁界センサ装置に関する。

一般に、例えば自動車におけるモータの制御のために、又は伝動装置制御部若しくはドライビングダイナミクス制御部においても使用される回転数・位置センサにおいて、回動又は位置変化が、回動又は位置変化に応じた磁界の変化により検出されるということが公知である。この構成において、使用法及び使用領域に応じて、ホールセンサ、ＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ又は概してＸＭＲセンサであってよい、一般に自体公知の磁石センサが使用される。

例えば欧州特許第００９９７７０６号明細書において、磁性体と磁化方向に関して磁界に敏感なセンサとの間の連続的な位置の検出のために、磁性体は検出したいストロークの延在方向において、運動方向に対して変化する角度を成して分配された磁束線をストロークの長さに亘って有するように形成されている。したがって、磁性体に対してセンサが設けられている位置は、各磁界方向に基づいて決定することができる。

さらにドイツ連邦共和国特許第１９９３７２０６号明細書において、磁界に敏感なセンサに対して相対的に可動な棒磁石が、棒磁石に沿って種々異なって配向されているＮ極及びＳ極を有する複数の個別の磁石を有していることが公知になっている。

上記センサ装置はこれまで、比較的長い測定ストローク検出のために使用されてきた。この構成においては、センサが測定ストロークに沿って連続しているセンサエレメントでもって測定ストロークよりも長くなっているか、又は測定ストロークがセンサに対して比較的長くなっている。上記両構成においては、例えばブレーキペダル又はガスペダルにおけるペダルストローク発信器といった、自動車における統合の場合によくあるように、狭い構成スペースへの取付けに際し多くの問題が頻繁に発生する。

発明の開示
したがって、種々異なる操作装置におけるストローク検出のために、発信ユニットの空間的に最適化された統合を可能にすることが本発明の目的となり得る。したがって本発明は、運動する構成部材におけるストローク検出のための磁界センサ装置から出発する。この磁界センサ装置において、運動する構成部材における磁性構成部材又は磁石システムの磁界の空間的な成分の方向は、検出しようとするストロークに亘って磁性構成部材において変化し、これによりセンサに対する相対的な位置が適切に検出可能である。本発明において、実質的に線形運動又は回転運動する構成部材に、少なくとも１つの磁石又は磁性構成部材が設けられている。この磁石又は磁性構成部材の外周面に対して、所定の間隔を置いて相対するように、磁界に敏感な少なくとも１つの定置型のセンサが対応配置されている。磁性構成部材の磁界は、運動する構成部材の運動方向に対する軸線方向の配向と半径方向の配向との間において規定の角度を成して方向付けられている。この構成において、検出可能な磁界方向の角度範囲は、ストローク検出の過程においては最大２００°であってよい。

例えば自動車におけるペダルストローク検出の際に、本発明に係る磁界センサ装置を使用する場合、磁化された構成部材が、例えば車両ブレーキシステムにおける操作エレメントに組み付けられていてよい。この操作エレメントは少なくとも、検出したい線形の方向に対して付加的な他の軸線において、大抵回転運動又は他の自由度において運動する。したがって本発明は自動車における狭い組込み状況にも適している一方で、また、車両ブレーキシステム以外の多様な変形例においても使用可能である。

有利には、磁界の空間的な成分を測定するために、磁界センサとして、ＸＭＲ効果を使用したセンサ又はホールセンサが使用される。これらのセンサは夫々、線形の運動又は他の自由度における運動の過程において変化する磁界の方向を検出する。

本発明に係る磁界センサ装置において、回転運動する構成部材の線形の運動方向に対する角度は、好適な構成において有利には４５°の範囲にある。したがって磁気回路は、運動方向の軸線に対して種々異なっているが、運動方向の軸線に対して垂直ではない少なくとも１つの磁化方向を有する。このいわゆる磁界の斜め方向によりセンサに、磁束線の検出可能な方向の相違に関して比較的広幅な測定範囲を有する磁界が発生する。少なくとも２つの磁石を使用する場合、これらの磁石の磁界方向は、やはり互いに異なっていてもよい。

運動する構成部材が環状磁石を有していると、磁気回路は回転対称的に構成されていて、ひいては運動方向の軸線を中心に回動可能であるが、走査するセンサにおける磁界方向の変化が回動時にもたらされることはない。

したがって本発明に係る磁界センサのための磁気回路は、有利には線形の運動方向の軸線を中心に回転運動する少なくとも１つの磁石から成っていてもよい。この磁気回路は、測定しようとする線形のストロークに亘って持続的にかつ単調に連続的に磁界方向を変更する。したがって特に測定ストロークが長い場合には、磁石システムは測定ストロークより短くてよい。

本発明によって比較的短い磁界センサが、同様に比較的短い磁石システムによって実現可能である。しかし、狭い構成スペースを備えた変化例に対しては、比較的長い測定ストローク（磁界センサ及び磁石システムは測定ストロークよりも短い）が達成可能である。この構成にもかかわらず上記磁気回路は、磁界配向の最大限に検出可能な変化を測定ストロークに亘って形成する。

本発明は磁石、磁化方向（個々又は組合せ）の数に関して柔軟な磁石システムによって実現可能であり、種々異なる構成スペースにおける使用、種々異なる変化例における使用、そして種々異なる測定ストロークを備えた使用を可能にする。

２つの個別磁石及び磁界方向を走査する１つのセンサの、いわゆる斜め磁化を概略的に示す図である。 個別磁石及び磁界方向を走査するセンサの、いわゆる斜め磁化を概略的に示す図である。 本発明に係る磁界センサ装置を備えた自動車において、ペダルストロークを測定するための装置の実施の形態を示す図である。 図３に示した磁界センサ装置の環状磁石を詳細に示す図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

発明の実施の形態
本発明を説明するために図１に概略的に示す磁気回路は、２つの個別の磁石１，２を備えている。これらの個別の磁石１，２の、本発明において優勢方向に傾いて延在している磁束線３，４を概略的に示す。これらの磁束線３又は４（図示の実施の形態においては磁束線３）は、磁界に敏感なセンサ５と交差し、各磁束線３又は４の方向は、センサ５が磁気回路の線形のストローク区間６において、どの相対的な位置にまさに位置するかに基づく。交差する磁束線３又は４の方向にまさに基づく出力信号を有するセンサ５、例えばＸＭＲセンサ又はホールセンサを使用すると、上記原則的な装置によって、磁石１，２を備えた磁気回路とセンサ５との間の相対的な位置決定が可能になる。

図２に、優勢方向に斜め磁化された個別磁石７を備えた、上記位置決定を可能にする別の実施の形態を示す。個別磁石７の磁束線８は図１と同じにように、交差する磁束線８の方向に基づいて、磁石７とセンサ５との間の相対的な位置の決定を可能にする。

図３に、例えば車両ブレーキシステムにおけるペダルストローク検出のための、本発明に係る磁界センサ装置の実施の形態を示す。この磁界センサ装置において、図示した上記センサ５に対応する磁界に敏感なセンサが、センサケーシング１０内に収容されている。この実施の形態において、磁気回路は、回動軸線１３において回動可能にかつ回動軸線１３の長手方向に沿って線形に運動可能である２つの環状磁石１１，１２を有している。

図４に環状磁石１１（又は１２に対応）の詳細な実施の形態を示す。この環状磁石は、この実施の形態において、優勢方向１４に、図３に示した回動軸線１３に対して、例えば斜め４５°に磁化されている。

Claims (7)

1. 運動する構成部材における磁石系の磁界の空間的な成分が、該成分の方向において、検出しようとするストローク（６）に亘って変化し、これにより定置型のセンサ（５）に対する前記運動する構成部材の位置に応じて検出可能である、運動する構成部材におけるストローク検出のための磁界センサ装置において、
   線形にかつ他の自由度において運動可能な構成部材に、前記磁石系の構成部材として少なくとも１つの磁石（３，４；７；１１，１２；１４）又は他の磁性構成部材が設けられており、前記磁石又は磁性構成部材の外周に対し所定の間隔を置いて相対して、磁界方向を検出する少なくとも１つの定置型のセンサ（５）が対応配置されており、前記磁石（３，４；７；１１，１２；１４）の優勢な磁界方向が、前記運動する構成部材のストローク（６）に対して、０°＜θ＜９０°の間において所定の角度（θ）を成して配向されていることを特徴とする、磁界センサ装置。
2. 前記他の自由度は、前記運動可能な構成部材の回動軸線（１３）を中心とした回動運動を含むことを特徴とする、請求項１記載の磁界センサ装置。
3. 前記磁石（３，４；７；１１，１２；１４）の優勢な磁界方向の所定の角度は、４５°であることを特徴とする、請求項１又は２記載の磁界センサ装置。
4. 前記少なくとも１つの磁界センサは、前記磁界の空間的な成分を測定するために、ＸＭＲ効果の評価部を備えたセンサ（５）又はホールセンサであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載の磁界センサ装置。
5. 前記磁界センサ装置の磁化に関しても種々異なって配向されている複数の個別の磁石が、前記運動する構成部材の周面に配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の磁界センサ装置。
6. 前記運動する構成部材に少なくとも１つの環状磁石（１１，１２）が配置されており、該環状磁石（１１，１２）は、該環状磁石の周面の延在方向に磁界方向を有しており、該優勢な磁界方向は、前記運動する構成部材のストローク（６）に対して、０°＜θ＜９０°の間において所定の角度（θ）を成して配向されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載の磁界センサ装置。
7. 前記磁界センサ装置を自動車においてペダルストロークの検出時に使用することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載の磁界センサ装置の使用。

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