JP2015515603A - 磁石およびホール効果プローブを備えたセンサ - Google Patents

Abstract

本発明は、接続ピン（２２）によってのみ固定されると共に感知要素（２３）を有するホール効果プローブと、底部（３１）を有すると共に感知要素（２３）が収容される空洞（３２）を有する磁石（３０）と、軸（３４）を有すると共に底部（３１）から磁石（３０）の内部に向かって延びる筒状穴部（３３）と、を備え、ホール効果プローブは、空洞（３２）の内側において移動可能である、というセンサ（２０）に関連する。

Description

本発明は、磁石およびホール効果プローブを備え、移動金属物体がそのようなセンサのためのホール効果素子および磁石の前方に位置するかどうかを検出することを意図されたセンサに関連する。

移動金属物体の存在を確認するために、ホール効果プローブに結合された磁石を備えたセンサを使用することが公知である。

そのようなセンサは、たとえば、ギアボックスの噛み合いクラッチの軸の位置、あるいはカムシャフトの位置を検出するために使用される。図１は、ホール効果プローブに対する移動物体の位置の関数として磁気誘導の変動を示す曲線１０を示している。移動物体がホール効果プローブから離れる時に磁気誘導の値は減少する。

現在、特に自動車の製造業者は、ホール効果プローブに対する移動物体の位置がセンサの起動から決定されることを必要としている。この機能は、ＴＰＯ（Ｔｒｕｅ Ｐｏｗｅｒ Ｏｎ）と呼ばれている。

したがって、この機能は、起動時に移動物体がホール効果プローブに面しているかどうかを決定することを可能にする。このために、磁気誘導の閾値１２が工場において設定される。

したがって、センサが起動する時、ホール効果プローブによって見られる磁気誘導の値が閾値１２より上であれば、これは、移動物体がホール効果プローブに面しているという事実として解釈される。それとは逆に、センサが起動する時、ホール効果プローブによって見られる磁気誘導の値が閾値１２より下であれば、これは、移動物体がホール効果プローブに面していないという事実として解釈される。

センサの寿命を通じて、ホール効果プローブが磁石に対して移動して、磁気誘導の値が変化することが起こり得る。曲線１４は、ホール効果プローブの移動後の磁気誘導の変動を示す曲線である。

図１に見られるように、ホール効果プローブの移動後に閾値１２にはもはや到達されず、ＴＰＯ機能はもはや実行されない。

この問題を解決するために、センサ内にホール効果プローブを固定して、これによりホール効果プローブを磁石に対して不動にすることが公知の慣習である。固定は、たとえばセンサ内に樹脂を流し込み、これによりホール効果プローブを取り囲むことにより、実行される。

そのような解決策は、他の欠点を有する。たとえば、ホール効果プローブの固定は、ホール効果プローブおよび特に溶接の高さ位置における熱膨張による機械的なストレスの出現をもたらす。さらに、樹脂を配置することは、手間がかかり、適切な機械の使用を必要とする。

文献ＵＳ５，６３７，９９５からは、感応素子を有するプローブと、永久磁石と、ケーシングと、フードと、から構成されたセンサが知られている。永久磁石は、凹部と、当該永久磁石の中心軸に沿って延びる貫通穴と、を有する。貫通穴は、凹部と連通している。プローブは、貫通穴に沿うとともに凹部内へ延びており、感応素子は、凹部の高さ位置において収容されている。永久磁石およびプローブは、ケーシングおよびフードによってその場に保持されている。プローブは、フードと永久的に接触するために、磁石内においてその場に保持されている。

本発明の目的は、先行技術の欠点を有しない、磁石およびホール効果プローブを有するセンサを提案することである。

この目的のために、
感応素子を有するホール効果プローブと、
底部を有すると共に前記感応素子が収容される凹部と、軸を有すると共に前記底部から当該磁石の内側に延びる筒状穴部と、を有する磁石と、
を備え、
前記ホール効果プローブは、前記凹部の内側において移動可能である
ことを特徴とするセンサが提案される。

筒状穴部は、特にホール効果プローブの感応素子の高さ位置において磁気誘導が約ゼロガウスの値に到達するようなやり方で、磁気誘導を低下させることを可能にする。

前記筒状穴部は、円状の横断面を有し得る。

前記凹部の前記底部は、特に前記筒状穴部の前記軸に対して垂直な、横平面を規定し得る。

前記ホール効果プローブは、前記凹部内に収容され得る。

この平面は、前記筒状穴部の前記軸に沿った前記ホール効果プローブの移動のための端止め部を形成し得る。

言い換えれば、前記凹部の内側における前記ホール効果プローブの移動は、前記筒状穴部の内側における前記ホール効果プローブの不動を含み得る。

前記凹部の内側における前記ホール効果プローブの移動の間に、前記プローブは前記穴部の外側にとどまり得る。

前記プローブの前記筒状穴部の前記軸に対して垂直に測定された寸法は、特に前記筒状穴部の前記軸に対して垂直な当該筒状穴部の寸法より大きい。

前記プローブの移動は、前記穴部の外側のみで行われ得る。

有利には、前記ホール効果プローブは、前記筒状穴部内に、一部分でさえも、収容されていない。

有利には、前記筒状穴部は、止まり穴であり、すなわち、その軸に沿った前記穴部の端部の一方は開いており、他方は閉じている。

前記凹部は、前記穴部の前記軸と平行に配置された２つの開口部を介して前記磁石の外側に開口し得る。これらの開口部は、前記穴部に形成されてもよいし、そうでなくてもよい。

前記筒状穴部は、前記穴部の前記軸と平行に配置された２つの開口部を介して前記磁石の外側に開口し得る。

これらの開口部により、前記穴部の軸と平行かつ前記穴部の周りに配置された前記磁石の薄壁部の存在が回避され得る。

前記開口部は、前記穴部の前記軸のまわりにおいて直径方向に対向され得る。

本発明の例示の実施形態では、前記穴部は、止まり穴であり、前記穴部の前記軸と平行に配置された２つの開口部を介して前記磁石の外側に開口している。言い換えれば、本発明の例示の実施形態によれば、その軸に沿った前記穴部の端部の一方は、閉じており、２つの開口部は、前記軸の両側に形成されており、当該開口部は、特に直径方向に対向している。

有利には、前記磁石の寸法は、前記ホール効果プローブの移動の間に前記感応素子によって感知される磁気誘導の値が実質的に一定のままであるような寸法である。

前記磁石の寸法は、特に、前記ホール効果プローブの移動の間に前記感応素子によって感知される磁気誘導の変動が、ＴＰＯに対応する閾値に対して前記磁場を示す曲線を移動させることが不可能であるような寸法である。したがって、ＴＰＯ機能は実行可能なままである。

言い換えれば、前記磁石の寸法は、前記ホール効果プローブの移動の許容範囲内において、前記感応素子によって感知される磁気誘導の値が実質的に一定のままであるような寸法であり得る。

したがって、樹脂を用いて前記ホール効果プローブを固定する必要がなく、これにより、ホール効果プローブ上における機械的なストレスの出現が無く、ＴＰＯ機能は実行可能なままである。

前記凹部は、平行６面体形状を有し得る。そして、前記プローブは、当該プローブが前記凹部内に受けられることを可能にする形状を有し得る。

前記センサは、支持部を有し得て、前記ホール効果プローブは、例えば単に接続リードによって、この支持部に固定され得る。

これらのリードは、柔軟性があり得て、前記プローブの前記接続リードのこの柔軟性は、前記プローブが前記凹部内において移動することを可能にし得る。

前記磁石および前記ホール効果プローブは、それぞれ、直接的にもしくは他の方法で、１つかつ同一の支持部に接続され得る。前記磁石および前記ホール効果プローブは、それぞれ、この同じ支持部上に結合され得る。前記支持部は、当該センサのケーシングであり得る。

樹脂が前記ホール効果プローブに対して前記磁石を不動にするために使用される場合とは逆に、前記磁石および前記ホール効果プローブは、堅く結合されていないことがあり得る。

したがって、前記磁石および前記ホール効果プローブは、両方とも、前記磁石および前記ホール効果プローブが堅く結合されること無く、１つかつ同一の支持部に接続され得る。

前記ホール効果プローブは、前記穴部の前記軸と平行な方向に、および／または、前記軸に対して垂直な平面内において、移動し得る。

また、本発明は、前記の実施形態の１つによるセンサのための磁石を提案し、当該磁石は、底部を有すると共にホール効果プローブの感応素子を収容することを意図された凹部と、軸を有すると共に前記底部から前記磁石の内側に延びる筒状穴部と、を有する。

有利には、前記筒状穴部は、止まり穴である。

前述された本発明の特徴および他の特徴は、添付された図面を参照してなされる、例示の実施形態の以下の説明を読むことで、より明らかになるであろう。

図１は、先行技術のセンサの磁場の変動の曲線を示している。 図２は、いわゆる前面視における本発明によるセンサを示している。 図３は、上面視における図２におけるセンサを示している。 図４は、前面視における図２におけるセンサのための磁石を示している。 図５は、側面視における図４における磁石を示している。 図６は、本発明のよるセンサのための磁場の曲線を示している。

図２は、前面視における本発明によるセンサ２０を示しており、図３は、上面視におけるセンサ２０を示している。センサ２０は、磁石３０と、ホール効果プローブ２１と、を備えている。

また、センサは、不図示のベースを備えており、その上に磁石３０が固定されている。ホール効果プローブ２１は、感応素子２３を有しており、ホール効果プローブ２１は、その接続リード２２によって、プリント回路基板（不図示）上またはタブ上に固定されている。

プリント回路基板自体は、ベース上に固定されており、ベースは、磁石３０と、ホール効果プローブ２１と、プリント回路基板と、が収容される保護ケーシングを形成し得る。

磁石３０は、底部３１を有する開いた凹部３２を有しており、そこに、ホール効果プローブ２１およびより詳しくは感応素子２３が収容されている。

前記した例では、凹部３２は、底部３１により制限されると共に底部３１と対向する面で開いている平行６面体の形状をとっている。平行６面体は、その他の平行な面のうちの２つに沿って磁石３０により制限されており、２つの最後の面に沿って開いている。

ホール効果プローブ２１は、凹部３２内に没入されている。磁石３０の一部は、ホール効果プローブ２１の平行エッジのうちの２つに面している。

また、磁石３０は、軸３４を有する筒状穴部３３を有しており、筒状穴部３３は、底部３１から磁石３０の内側に延びている。軸３４は、底部３１、すなわちホール効果プローブ２１が広がる平面に対して垂直である。

筒状穴部３３は、止まり穴である。穴部３３の寸法は、磁石３０の寸法、特に軸３４に沿った磁石３０の寸法およびこの軸３４に対して垂直な平面内における磁石３０の寸法、および／または、凹部３２の寸法、に依存し得る。

磁石３０は、軸３４を通過する平面のうちの１つに対して概して対称的である。

センサ２０が組み立てられた時における感応素子２３の好ましい位置は、感応素子２３が凹部３２内に収容されると共に軸３４上に位置決めされるような位置である。

ホール効果プローブ２１は、樹脂により固定されてはいない。前記した例では、ホール効果プローブ２１は、平行６面体の２つの最後の開いた面の一方を介して凹部３２から出る接続リード２２により単に固定されている。したがって、ホール効果プローブ２１は、好ましい位置のまわりの許容範囲内で、磁石３０に対して移動可能である。許容範囲は、構成要素の製造公差、それらの間の構成要素の組み立ての公差、およびセンサ２０の寿命を通じて生じる移動、によって規定される。

したがって、感応素子２３は、軸３４と平行な第１方向において、および、軸２３のまわりの底部３１と平行な平面内において、凹部３２内において移動可能である。底部３１の長さは、特に、ホール効果プローブ２１の導入を可能にすると共に凹部３２内におけるホール効果素子２１の移動を制限するように決定されている。

磁石３０の寸法は、ホール効果プローブ２１の移動の間に感応素子２３によって感知される磁気誘導の変動がＴＰＯに対応する閾値に対して磁場を示す曲線を移動させることが不可能であるような寸法である。したがって、ＴＰＯ機能は実行可能なままである。

言い換えれば、磁石３０の寸法は、ホール効果プローブ２１の移動の許容範囲内において、感応素子２３によって感知される磁気誘導の値が実質的に一定のままであるような寸法である。

したがって、樹脂を用いてホール効果プローブ２１を固定する必要が無く、これにより、ホール効果プローブ２１上における機械的なストレスの出現が無く、ＴＰＯ機能は実行可能なままである。

図６は、軸３４に沿った感応素子２３の位置の関数として、感応素子２３によって感知される磁気誘導を示すグラフである。

横座標軸のゼロ点は、センサ２０の設計の間に、すなわち、感応素子２３が軸２４上に位置する時に、且つ、ホール効果プローブ２１が凹部３２の底部に位置する時に、規定されるため、それは、感応素子２３の理論的位置に対応する。横座標軸の各目盛りは、０．５ｍｍに対応する。許容範囲内にとどまる間に可能な移動の事実により、ホール効果プローブ２１の現実の位置は、０ｍｍ（凹部３２の底部の位置）から−０．５ｍｍ（凹部３２の底部から離れた位置）まで変動する。

縦座標軸のゼロ点は、０Ｇに対応する。縦座標軸の各目盛りは、５００Ｇに対応する。

曲線６１は、先行技術のセンサのホール効果プローブの感応素子によって感知される磁気誘導に対応する。

曲線６２は、本発明によるセンサ２０のホール効果プローブ２１の感応素子２３によって感知される磁気誘導に対応する。

先行技術のセンサの場合、感応素子の移動の範囲内における磁気誘導の変動は、約３００Ｇである。

本発明によるセンサ３０の場合、感応素子２３の移動の範囲内における磁気誘導の変動は、１０Ｇのオーダーである。

磁石３０は、たとえば、鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）により得られる。一変形例では、磁石は、圧縮、焼結、または機械加工された磁石である。

図４および図５は、ホール効果プローブ２１がＩＮＦＩＮＥＯＮからのプローブであって参照記号ＴＬＥ４９８ｘが付されている場合において、前面視および上面視における磁石３０の特定の実施形態を示している。

磁石３０は、５．５ｍｍの（軸３４に沿って測定された）高さのブロックから構成されている。ブロックは、軸３４上にセンタリングされた直径１０ｍｍの筒の一部である。筒は、軸３４に対して対称的な２つの平行な平面によって制限されている。当該２つの平面の間の距離は、４．９２ｍｍである。

凹部３２は、軸３４上にセンタリングされると共に筒を制限する前記平面に対して垂直な長方形状を有している。前記平面と平行な底部３１の長さは、５．４７ｍｍであり、前記平面に対して垂直な底部３１の幅は、４．９２ｍｍである。軸３４と平行な凹部３２の高さは、１．０８ｍｍである。

筒状穴部３３は、４．９ｍｍの直径と、１．７５ｍｍの底部３１に対する（軸３４に沿って測定された）高さと、を有している。検討されている一例では、筒状穴部３３を制限する壁部は、前記軸３４の両側に対称的に分配された、前記平面に対して垂直であって２．６ｍｍの幅を有するスリットを介して、筒を制限する前記平面の各々から外側に開口している。

もちろん、本発明は、前記した例および実施形態に制限されず、当業者にとって利用可能な多くの変形例に対して開かれている。

Claims (12)

1. 感応素子（２３）を有するホール効果プローブ（２１）と、
   底部（３１）を有すると共に前記感応素子（２３）が収容される凹部（３２）と、軸（３４）を有すると共に前記底部（３１）から当該磁石（３０）の内側に延びる筒状穴部（３３）と、を有する磁石（３０）と、
   を備え、
   前記ホール効果プローブは、前記凹部（３２）の内側において移動可能である
   ことを特徴とするセンサ（２０）。
2. 前記筒状穴部（３３）は、円状の横断面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ（２０）。
3. 前記凹部（３２）の前記底部は、特に前記筒状穴部（３３）の前記軸に対して垂直な、横平面を規定している
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ（２０）。
4. 前記横平面は、前記筒状穴部（３３）の前記軸に沿った前記ホール効果プローブ（２１）の移動のための端止め部を形成している
   ことを特徴とする請求項３に記載のセンサ（２０）。
5. 前記プローブの移動は、前記穴部（３３）の外側のみで行われる
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセンサ（２０）。
6. 前記筒状穴部（３３）は、止まり穴である
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のセンサ（２０）。
7. 前記磁石の寸法は、前記ホール効果プローブ（２１）の移動の間に前記感応素子（２３）によって感知される磁気誘導の値が実質的に一定のままであるような寸法である
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のセンサ（２０）。
8. 前記凹部（３２）は、平行６面体形状を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のセンサ（２０）。
9. 前記磁石（３０）および前記ホール効果プローブ（２１）は、堅く結合されていない
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のセンサ（２０）。
10. 前記ホール効果プローブ（２１）は、前記穴部（３３）の前記軸（３４）と平行な方向に、および／または、前記軸（３４）に対して垂直な平面内において、移動可能である
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のセンサ（２０）。
11. 前記ホール効果プローブ（２１）は、前記軸（３４）に対して垂直な平面内においてのみ移動する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のセンサ（２０）。
12. 支持部を備え、
    前記磁石（３０）および前記ホール効果プローブ（２１）は、それぞれ、前記支持部に接続されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のセンサ。

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