(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明に従った変位センサ１００が提供される。変位センサ１００は、段階的に変化させた磁気特異領域１０５を含むロッド１０３と、段階的に変化させた磁気特異領域１０５に近接して配置された磁気センサ１１０とを備えている。磁気センサ１１０は、磁気センサ１１０に関して段階的に変化させた磁気特異領域１０５の位置に関連した位置信号を発生させる。
2009531673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位センサ（１００）において、
段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）を含むロッド（１０３）と、
前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）に近接して配置され、前記磁気センサに対する前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）の位置に関連した位置信号を発生させる磁気センサ（１１０）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、少なくとも部分的に前記ロッド（１０３）内にある、変位センサ（１００）。
【請求項３】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、ほぼ全体が前記ロッド（１０３）内にある、変位センサ（１００）。
【請求項４】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、前記ロッド（１０３）内にて軸方向のほぼ中心に配置されている、変位センサ（１００）。
【請求項５】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、段階的に変化させた磁気応答性の挿入体（１０５）を備える、変位センサ（１００）。
【請求項６】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記ロッド（１０３）は中空部分（１０２）を含み、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、前記中空部分（１０２）内に位置する前記段階的に変化させた磁気応答性の挿入体（１０５）を備える、変位センサ（１００）。
【請求項７】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記ロッド（１０３）は、実質的に磁性を有し、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、段階的に変化させたボア部分（１０５）を備える、変位センサ（１００）。
【請求項８】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記ロッド（１０３）は、実質的に磁性を有し、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、前記ロッド（１０３）から形成される、変位センサ（１００）。
【請求項９】
請求項１に記載の変位センサ（１００）において、前記磁気センサ（１１０）は、
２つの脚部（１１２）と頂端部（１２０）とを有する継手部材（１１１）と、
前記継手部材（１１１）の２つの脚部（１１２）の底脚端部に固定された２つの磁石（１１４）と、
前記継手部材（１１１）の頂端部（１２０）に固定されたホール効果センサ（１１６）であって、前記２つの磁石（１１４）と磁気的に連通している、前記ホール効果センサ（１１６）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項１０】
請求項９に記載の変位センサ（１００）において、２つの頂端部（１２０）と、対応する前記２つの磁石（１４）を受け入れる２つの脚部（１１２）とを有する継手部材（１１１）を備え、前記ホール効果センサ（１１６）は、前記２つの頂端部（１２０）の間に固定され、前記２つの磁石（１１４）は、ロッド表面に対応する円弧にほぼ沿って配置される、変位センサ（１００）。
【請求項１１】
請求項９に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ほぼ対向した２つの磁石を備える、変位センサ（１００）。
【請求項１２】
変位センサ（１００）において、
段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）を含むロッド（１０３）と、
前記段階的に変位させた磁気特異領域（１０５）に近接して配置された磁気センサ（１１０）とを備え、
前記磁気センサ（１１０）は、
２つの脚部（１１２）と、頂端部（１２０）とを有する継手部材（１１１）と、
前記継手部材（１１１）の２つの脚部（１１２）の底脚端部に固定された２つの磁石（１１４）と、
前記継手部材（１１１）の頂端部（１２０）に固定されたホール効果センサ（１１６）であって、前記２つの磁石（１１４）と磁気的に連通している前記ホール効果センサ（１１６）とを備え、
前記磁気センサ（１１０）は、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）の前記磁気センサ（１１０）に対する位置に関連した位置信号を発生させる、変位センサ（１００）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、少なくとも部分的に前記ロッド（１０３）内にある、変位センサ（１００）。
【請求項１４】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、ほぼ全体が前記ロッド（１０３）内にある、変位センサ（１００）。
【請求項１５】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、前記ロッド（１０３）内にて軸方向のほぼ中心に配置されている、変位センサ（１００）。
【請求項１６】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、段階的に変化させた磁気応答性の挿入体（１０５）を備える、変位センサ（１００）。
【請求項１７】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記ロッド（１０３）は、中空部分（１０２）を含み、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、前記中空部分（１０２）内に位置する段階的に変化させた磁気応答性の挿入体（１０５）を備える、変位センサ（１００）。
【請求項１８】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記ロッド（１０３）は、実質的に磁性を有し、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、段階的に変化させたボア部分（１０５）を備える、変位センサ（１００）。
【請求項１９】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記ロッド（１０３）は、実質的に磁性を有し、前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）は、前記ロッド（１０３）から形成される、変位センサ（１００）。
【請求項２０】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ロッド表面に対応する円弧にほぼ沿って配置される、変位センサ（１００）。
【請求項２１】
請求項１２に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ほぼ対向した２つの磁石を備える、変位センサ（１００）。
【請求項２２】
変位センサ（１００）において、
段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）を含むロッド（１０３）と、
前記段階的に変位させた磁気特異的挿入体（１０５）に近接して配置された磁気センサ（１１０）とを備え、
前記磁気センサ（１１０）は、前記磁気センサ（１１０）に対する前記段階的に変化させた磁気特異的挿入体（１０５）の位置に関連した位置信号を発生させる、変位センサ（１００）。
【請求項２３】
請求項２２に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異領挿入体（１０５）は、少なくとも部分的に前記ロッド（１０３）内にある、変位センサ（１００）。
【請求項２４】
請求項２２に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異的挿入体（１０５）は、ほぼ全体が前記ロッド（１０３）内にある、変位センサ（１００）。
【請求項２５】
請求項２２に記載の変位センサ（１００）において、前記段階的に変化させた磁気特異的挿入体（１０５）は、前記ロッド（１０３）内にて軸方向のほぼ中心に配置されている、変位センサ（１００）。
【請求項２６】
請求項２２に記載の変位センサ（１００）において、前記ロッド（１０３）は、中空部分（１０２）と、前記中空部分（１０２）内に位置する段階的に変化させた磁気応答性の挿入体（１０５）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項２７】
請求項２２に記載の変位センサ（１００）において、前記磁気センサ（１１０）は、
２つの脚部（１１２）と、頂端部（１２０）とを有する継手部材（１１１）と、
前記継手部材（１１１）の２つの脚部（１１２）の底脚端部に固定された２つの磁石（１１４）と、
前記継手部材（１１１）の頂端部（１２０）に固定されたホール効果センサ（１１６）であって、前記２つの磁石（１１４）と磁気的に連通している、ホール効果センサ（１１６）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項２８】
請求項２７に記載の変位センサにおいて、前記２つの磁石（１１４）は、ロッド表面に対応する円弧にほぼ沿って配置される、変位センサ（１００）。
【請求項２９】
請求項２７に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ほぼ対向した２つの磁石を備える、変位センサ（１００）。
【請求項３０】
変位センサ（１００）において、
段階的に変化させたボア部分（１０５）を含む実質的に磁気を有するロッド（１０３）と、
前記段階的に変化させたボア部分（１０５）に近接して配置された磁気センサ（１１０）であって、前記磁気センサ（１１０）に対する前記段階的に変化させたボア部分（１０５）の位置に関連した位置信号を発生させる磁気センサ（１１０）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項３１】
請求項３０に記載の変位センサ（１００）において、前記磁気センサ（１１０）は、
２つの脚部（１１２）と、頂端部（１２０）とを有する継手部材（１１１）と、
前記継手部材（１１１）の２つの脚部（１１２）の底脚端部に固定された２つの磁石（１１４）と、
前記継手部材（１１１）の頂端部（１２０）に固定されたホール効果センサ（１１６）であって、前記２つの磁石（１１４）と磁気的に連通している、ホール効果センサ（１１６）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項３２】
請求項３０に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ロッド表面に対応する円弧にほぼ沿って配置される、変位センサ（１００）。
【請求項３３】
請求項３１に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ほぼ対向した２つの磁石を備える、変位センサ（１００）。
【請求項３４】
変位センサ（１００）において、
実質的に磁気を有するロッド（１０３）であって、  前記ロッド（１０３）から形成された段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）を含むロッド（１０３）と、
前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）に近接して配置された磁気センサ（１１０）であって、前記磁気センサ（１１０）に対する前記段階的に変化させた磁気特異領域（１０５）の位置に関連した位置信号を発生させる磁気センサ（１１０）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項３５】
請求項３４に記載の変位センサ（１００）において、前記磁気センサ（１１０）は、
２つの脚部（１１２）と、頂端部（１２０）とを有する継手部材（１１１）と、
前記継手部材（１１１）の２つの脚部（１１２）の底脚端部に固定された２つの磁石（１１４）と、
前記継手部材（１１１）の頂端部（１２０）に固定されたホール効果センサ（１１６）であって、前記２つの磁石（１１４）と磁気的に連通しているホール効果センサ（１１６）とを備える、変位センサ（１００）。
【請求項３６】
請求項３４に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ロッド表面に対応する円弧にほぼ沿って配置される、変位センサ（１００）。
【請求項３７】
請求項３５に記載の変位センサ（１００）において、前記２つの磁石（１１４）は、ほぼ対向した２つの磁石を備える、変位センサ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位センサ、より詳細には、ロッド用の変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンは、ボア内を直線状に動いて流体に対し圧力を提供し又は流体を動かすといったような機械的仕事を果たす装置を備えている。更に、ピストンは、ボア内への流体の導入に応答し又はボアからの流体の除去に応答して動くことができる。その結果、ピストンは、流体の動きをピストンの機械的運動に変換し且つピストンの機械的運動を流体の動きに変換するため広く使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ピストンは、工業的用途にて広く使用されている。ピストンは、流体を動かすために使用されている。ピストンは、液体及び気体を含む流体の流れを制御するよう弁内にて使用されている。これらの用途のため、ピストンロッドの正確で且つ瞬間的な変位を知ることが望ましいことが多い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの実施の形態に従った変位センサが提供される。変位センサは、段階的に変化させた磁気特異領域を含むロッドと、段階的に変化させた磁気特異領域に近接して配置された磁気センサとを備えている。磁気センサは、磁気センサに関して段階的に変化させた磁気特異領域の位置に関連した位置信号を発生させる。
【０００５】
本発明の１つの実施の形態に従った変位センサが提供される。変位センサは、段階的に変化させた磁気特異領域を含むロッドと、段階的に変化させた磁気特異領域に近接して配置された磁気センサとを備えている。磁気センサは、２つの脚部と、頂端部とを有する継手部材と、継手部材の２つの脚部の底脚端部に固定された２つの磁石と、継手部材の頂端部に固定されたホール効果センサとを備えている。ホール効果センサは２つの磁石と磁気的に連通している。磁気センサは、磁気センサに関して段階的に変化させた磁気特異領域の位置に関係した位置信号を発生させる。
【０００６】
本発明の１つの実施の形態に従った変位センサが提供される。変位センサは、段階的に変化させた磁気特異的な挿入体を含むロッドと、段階的に変化させた磁気特異的な挿入体に近接して配置された磁気センサとを備えている。磁気センサは、磁気センサに関して段階的に変化させた磁気特異的な挿入体の位置に関係した位置信号を発生させる。
【０００７】
本発明の１つの実施の形態に従った変位センサが提供される。変位センサは、段階的に変化させたボア部分を含む、実質的に磁気ロッドと、段階的に変化させたボア部分に近接して配置された磁気センサとを備えている。磁気センサは、磁気センサに関して段階的に変化させたボア部分の位置に関連した位置信号を発生させる。
【０００８】
本発明の１つの実施の形態に従った変位センサが提供される。変位センサは、ロッドから形成された段階的に変化させた磁気特異領域を含む実質的に磁気ロッドと、段階的に変位させた磁気特異領域に近接して配置された磁気センサとを備えている。磁気センサは、磁気センサに関係した段階的に変化させた磁気特異領域の位置に関連した位置信号を発生させる。
【０００９】
変位センサの１つの実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域は、少なくとも部分的にロッド内にある。
変位センサの別の実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域は、実質的に完全にロッド内にある。
【００１０】
変位センサの更に別の実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域は、ロッド内にて実質的に軸方向に中心決めされている。
変位センサの更に別の実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域は、段階的に変化させた磁気応答性の挿入体を備えている。
【００１１】
変位センサの更に別の実施の形態において、ロッドは中空部分を含み、また、段階的に変化させた磁気特異領域は、中空部分内に位置する段階的に変化させた磁気応答性の挿入体を備えている。
【００１２】
変位センサの更に別の実施の形態において、ロッドは、実質的に磁性であり、段階的に変化させた磁気特異領域は、段階的に変化させたボア部分を備えている。
変位センサの更に別の実施の形態において、ロッドは実質的に磁性であり、段階的に変化させた磁気特異領域はロッドから形成される。
【００１３】
変位センサの更に別の実施の形態において、磁気センサは、２つの脚部及び頂端部を有する継手部材と、継手部材の２つの脚部の底脚端部に固定された２つの磁石と、継手部材の頂端部に固定されたホール効果センサであって、２つの磁石と磁気的に連通している前記ホール効果センサとを備えている。
【００１４】
変位センサの更に別の実施の形態において、２つの磁石がロッド面に相応する円弧に沿って実質的に配置されている。
変位センサの更に別の実施の形態において、２つの磁石は、実質的に対向した２つの磁石を備えている。
【００１５】
同一の参照番号は全ての図面にて同一の要素を表わす。図面は必ずしも正確な縮尺通りではないことを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１から図９及び以下の説明は、当該技術の当業者に対し本発明の最良の形態を実施し且つ使用する方法を教示するための特定の例を示すものである。本発明の原理を教示する目的のため、幾つかの従来通りの形態は簡略化し又は省略されている。当該技術の当業者は、本発明の範囲に属する、これらの例からの変更例が理解されよう。当該技術の当業者には、以下に説明した特徴を色々な態様にて組み合わせ、本発明の多数の変更例を形成することが可能であることが理解されよう。その結果、本発明は、以下に説明する特定の例により限定されず、特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ限定されるものである。
【００１７】
図１には、本発明の１つの実施の形態に従った磁気センサ１１０が示されている。磁気センサ１１０は、変位センサ１００の１つの構成要素である（図２参照）。変位センサ１００については、ピストンロッドに関して以下に説明する。しかし、任意の実施の形態の変位センサ１００は、任意の態様の変位可能なロッド又は部材と共に使用可能であることを理解すべきである。
【００１８】
磁気センサ１１０は、２つの脚部１１２ａ、１１２ｂを含む２つの継手部材１１１を備えている。２つの脚部１１２ａ、１１２ｂは、２つの相応する磁石１１４ａ、１１４ｂを受け入れる。脚部１１２の各々は、頂端部１２０を含み、ホール効果センサ１１６は、２つの頂端部１２０ａ、１２０ｂの間に受け入れられる。ホール効果センサ１１６は、単に２つの頂端部１２０ａ、１２０ｂの間に配置し又は何らかの態様にて２つの頂端部１２０ａと１２０ｂとの間にて固定し、接合し又は締結することができる。これと代替的に、継手部材１１１は、多数の脚部１１２を含む単一物から成るようにしてもよい。
【００１９】
この実施の形態において、磁石１１４は、円弧に沿って実質的に配置されている（破線を参照）。円弧は、ピストンロッドの面に相応する（図２参照）。このようにして、磁石１１４の全面積は、ピストンロッド１０３及び段階的に変化させた磁気特異領域１０５に近接する位置に配置される。このため、磁石１１４と段階的に変化させた磁気特異領域１０５との間の相互作用は向上する。
【００２０】
１つの実施の形態において、２つの磁石１１４ａ、１１４ｂは、段階的に変化させた磁気特異領域１０５の周りにて実質的に対向した位置にある（すなわち、例えば、１８０°離れたような）。このようにして、磁気回路は最適に効果的となることができる。しかし、多数の磁石が採用されるとき、これらの磁石は、段階的に変化させた磁気特異領域１０５の周りにて任意の所望の位置又はコンステレイション内に配置することができることを理解すべきである。
【００２１】
図２には、本発明の１つの実施の形態に従ったピストン変位センサ１００が示されている。ピストン変位センサ１００は、ピストンロッド１０３の一部分として段階的に変化させた磁気特異領域１０５と、段階的に変化させた磁気特異領域１０５に近接した（且つピストンロッド１０３に近接した）磁気センサ１１０とを含む。しかし、変位センサ１００は、任意の態様の可動ロッド１０３と共に採用することができ、また、ピストンにのみ適用例が限定されるものではないことを理解すべきである。
【００２２】
磁気センサ１１０は、ピストンロッド１０３に接触する必要はない。その代わり、磁気センサ１１０は、それ自体と段階的に変化させた磁気特異領域１０５との間に作用空隙Ｇを維持する（図９参照）。幾つかの実施の形態において、作用空隙Ｇは、ピストンロッド１０３が磁気センサ１１０に対して軸方向に動くとき、寸法を変化させる。幾つかの実施の形態において、作用空隙Ｇに関係なく、磁気センサ１１０とピストンロッド１０３との間に一定の空隙が維持されることを理解すべきである。
【００２３】
磁気センサ１１０は、段階的に変化させた磁気特異領域１０５の位置に関係した位置信号を発生させ、それは、磁気抵抗は磁気センサ１１０及び段階的に変化させた磁気特異領域１０５の位置に依存するからである。位置信号は、ホール効果におけるように、磁気センサ１１０と段階的に変化させた磁気特異領域１０５との間の磁気的相互作用によって発生される。段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、磁気センサ１１０に対する磁気回路を形成する効果がある。作用空隙Ｇの寸法は磁気回路の有効性を制御する。このため、磁気センサ１１０が受け取り且つ測定した磁束は、作用空隙Ｇを増大させることにより減少させることができる。ピストンロッド１０３が図面の左方向に向けて動く場合、磁気センサ１１０は、低レベルの磁束を測定することになろう。これと逆に、ピストンロッド１０３が図面の右方向に向けて動く場合、作用空隙Ｇは減少し、磁気センサ１１０は、より高レベルの磁束を測定することになろう。
【００２４】
段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、何らかの態様にて磁束に応答する任意の材料から成るものとすることができる。段階的に変化させた磁気特異領域１０５は磁束を伝導し又は伝達することができる。例えば、段階的に変化させた磁気特異領域１０５が高透磁率を有する場合、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は磁束を伝導する。その結果、磁気センサ１１０はより多くの磁束を受け取り且つ検出するであろう。これと代替的に、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、取り囲むピストンロッド１０３の磁力よりも小さく又は大きい磁力レベルを保持することができる。このため、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は磁気的に特異であるから、磁気センサ１１０は、ピストンロッド１０３の位置を決定することを可能にする、変化する位置信号を検出することができる。
【００２５】
１つの実施の形態における、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストンロッド１０３内に鋳造され又はその他の方法にて埋め込まれた挿入体を備えている（図４及び図６から図８も参照）。これと代替的に、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、中空部分１０２内に挿入され且つ中空部分１０２内に位置する挿入体としてもよい。段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、磁気応答性金属又は金属化合物又は磁気応答性セラミック又はセラミック化合物のような中実な挿入体を備えることができる。これと代替的に、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、磁気応答性流体にて充填された中空の容器を備えることができる。別の代替例において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストンロッド１０３の段階的に変化させたボア部分１０５を備え（図３参照）、ボア又は所要形状とされた領域は磁気センサ１１０と相互作用する。更に別の実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストンロッド１０３から形成された段階的に変化させた磁気特異領域１０５を備えている（図５参照）。
【００２６】
ピストン変位センサ１００の１つの実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、少なくとも部分的にピストンロッド１０３内にある。別の実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、実質的に完全にピストンロッド１０３内にある。更に別の実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストンロッド１０３内にて実質的に同軸状に中心決めされている。
【００２７】
段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、何らかの態様にて段階的に変化させる。図示した実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は実質的に円錐形である。しかし、その他の形状を採用することができる（図６から図８を参照）。その結果、磁気センサ１１０は、段階的に変化させた磁気特異領域１０５に対して変化する位置信号を発生させることができる。磁気センサ１１０が段階的に変化させた磁気特異領域１０５の大径端にあるとき、１つの実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５はより多くの磁束を伝導し、このため、位置信号は増大する。これと逆に、磁気センサ１１０が小径端にあるとき、より多くの磁束が継手部材１１１によりホール効果センサ１１６に伝導されるに伴い位置信号は増大するであろう。
【００２８】
本発明の１つの利点は、ピストンの絶対的な位置を位置信号から正確に決定することができる点である。段階的に変化させた磁気特異領域１０５内の段階的変化のため、ピストンが移動せず又は関係した外部コントローラ又はプロセッサ内の電力が再設定され又は損失したときでさえ、絶対的位置を決定することができる。
【００２９】
本発明の別の利点は、ピストンの移動方向を正確に決定することができる点である。移動方向は、位置信号の信号レベルから決定することができ、この場合、信号レベルは、段階的に変化させた磁気特異領域１０５の段階的な寸法が増大し又は減少するに伴ない変化する。
【００３０】
本発明の更に別の利点は、ピストンの速度及び加速度を提供することができる点である。速度及び加速度は、時間に渡って位置信号の変化から決定することができる点である。
磁気センサ１１０は、ホール効果センサ１１６と、関係したワイヤーハーネス１１７と、２つの脚部を備える継手部材１１１と、２つの脚部に相応する２つの磁石１１４とを含む。２つ以上の脚部及び２つ以上の磁石を使用することが可能であることを理解すべきである。磁気センサ組立体１１０の全体及び段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストン又は弁の内部に収容することができる。
【００３１】
継手部材１１１は、軟磁性又は磁気伝導性材料から成っている。例えば、継手部材１１１は、鉄、スチール又はフェライト鋼にて形成することができる。しかし、その他の磁気伝導性材料を採用することができる。その結果、１つ又はより多くの磁石１１４により発生された磁束の一部分は、継手部材１１１によりホール効果センサ１１６に伝導される。これと同時に、１つ又はより多くの磁石１１４は、磁気センサ１１０が近接している場合、段階的に変化させた磁気特異領域１０５と相互作用する。１つ又はより多くの磁石１１４が段階的に変化させた磁気特異領域１０５に近いとき（すなわち、作用空隙Ｇが小さいとき）、次に、磁気回路は強力であり、継手部材１１１は、１つ又はより多くの磁石１１４からホール効果センサ１１６まで多量の磁束を伝導する。１つ又はより多くの磁石１１４が離れているとき（すなわち、大きい作用空隙Ｇのとき）、次に、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、１つ又はより多くの磁石１１４から遥かに少量の磁束を伝導し、継手部材１１１によりホール効果センサ１１６に伝達された磁力は減少する。このようにして、ホール効果センサ１１６は、磁気センサ１１０に対する磁気応答性の挿入体の位置に関係した位置信号を発生させることができる。
【００３２】
この実施の形態において、ピストンロッド１０３は、中空部分１０２を含み、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５を備えている。段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５は中空部分１０２内に配置されている。中空部分１０２は任意の必要な寸法又は形状とすることができる。段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５は、１つの実施の形態において、中空部分１０２内にて糊付けし又は接着される。これと代替的に、段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５は、圧力嵌め又は摩擦嵌めによってその位置に保持することができ、又はプラグ又はその他の密封装置（図示せず）によりブロックすることができる。この目的のため、段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５は、円筒状部分１０７を含むことができる。円筒状部分１０７は、中空部分１０２内にて摩擦嵌めを提供し又は段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５を中空部分１０２内にて接着する領域を提供することができる。
【００３３】
１つの実施の形態において、磁気センサ１１０は、非磁気応答性材料の本体１３０内に埋め込むことができる。本体１３０は、例えばプラスチックのような任意の非磁気伝導性材料から成るものとすることができる。本体１３０は、磁気センサ１１０の構成要素を１つのユニットとして共に保持するため使用することができる。更に、本体１３０は、磁気センサ１００を近くの構造体に取り付け又は固定するため使用することができる。更に、本体１３０は、磁気センサ１１０を保護し且つ（又は）密封するため使用することができる。
【００３４】
図３には、本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッド１０３が示されている。この実施の形態において、ピストンロッド１０３は実質的に磁気である。ピストンロッド１０３は、真直ぐなボア部分１０４と、段階的に変化させたボア部分１０５とを含む。段階的に変化させたボア部分１０５は、減少した磁力の段階的に変化させた領域を備えている。このため、段階的に変化させたボア部分１０５は、上述したように磁気センサ１１０と相互作用し、位置信号を発生させる。このため、位置信号は、磁気センサ１１０に関して段階的に変化させたボア部分１０５の位置に関係する。
【００３５】
図４には、本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッド１０３が示されている。この実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストンロッド１０３内に実質的に軸方向に埋め込まれている。この実施の形態において、ピストンロッドの直径は埋め込んだ領域１０８内にて一定でない。その代わり、ピストンロッド１０３の直径は、埋め込んだ領域１０８の一端よりも大きく、このためピストンロッド１０３は、段階的に変化させた磁気特異領域１０５の周りのピストンロッドの材料の実質的に一定の断面積を有する。その結果、この実施の形態は、埋め込んだ領域１０８内にてロッドの強度が減少するという欠点がない。
【００３６】
図５には、本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッド１０３が示されている。この実施の形態において、ピストンロッド１０３は、実質的に磁気であり、また、ピストンロッド１０３に形成された段階的に変化させた磁気特異領域１０５を含む。この実施の形態における段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、例えば鋳造又は機械加工のような任意の方法にて形成することができる。段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストンロッド１０３の通常の直径Ｄよりも小さい直径を含むことができる。段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、ピストンロッド１０３の通常の直径Ｄよりも大きい直径を含むことができる。更に、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、通常の直径Ｄよりも小さい直径から図面に示したように、通常の直径Ｄよりも大きい直径まで拡がることができる。この段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、磁気センサ１１０と相互作用し位置信号を発生させる。このため、位置信号は、磁気センサ１１０に対して磁気的に段階的に変化させた磁気特異領域１０５の位置に関係する。
【００３７】
図６には、本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッド１０３が示されている。この実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、楔形状の挿入体１０５を備えている。楔形状の挿入体１０５は、実質的に矩形の外形線であり又は任意の段階的に変化させた楔形状を備えることができる。楔形状の挿入体１０５は、図示したように、ピストンロッド１０３内に部分的に埋め込み又は完全に埋め込むことができる。もちろん、この図（及び図７から図８）の楔形状は、ピストンロッド１０３は磁気センサ１１０が適正に且つ効果的に機能するために回転が阻止されることを必要とする。
【００３８】
図７には、段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５が部分的に埋め込まれたピストンロッド１０３が示されている。その結果、この実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異的挿入体１０５の一部分はピストンロッド１０３から伸びている。
【００３９】
図８には、本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッド１０３が示されている。この実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、多数の段部１０６を含む段付き挿入体１０５を備えている。１つの段部１０６は、任意の所望の形状又は寸法とすることができる。段付き挿入体１０５は、図示するように、ピストンロッド１０３内に完全に埋め込み又は部分的に埋め込むことができる。
【００４０】
図９には、本発明の別の実施の形態に従ったピストン変位センサ１００が示されている。この実施の形態において、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、湾曲した円錐形の形状をしている。その結果、段階的に変化させた磁気特異領域１０５は、実質的に膨れ又は凸型の円錐形の形状をしている。この実施の形態における形状は、作用空隙内の磁界の強度に依存して実質的に直線状となるように作用する。その結果、ホール効果センサ１１６における磁界は、厳密に真直ぐな側部を有する円錐形の形状の場合におけるように迅速には減少しない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の１つの実施の形態に従った磁気センサを示す図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に従ったピストン変位センサを示す図である。
【図３】本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッドを示す図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッドを示す図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッドを示す図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッドを示す図である。
【図７】段階的に変化する磁気特異的挿入体が部分的に埋め込まれたピストンロッドの図である。
【図８】本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッドを示す図である。
【図９】本発明の別の実施の形態に従ったピストンロッドを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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