(57)【要約】ここで開示されるのは、ボディに、その表面上を運動座標に沿って互いに少なくともほぼ平行に伸びる、磁化されたエンコーダの形をした２つの磁気トラックを備え、運動座標に沿う所定の間隔で、両磁気トラックのうちの第１磁気トラックは、ボディの表面にほぼ垂直な磁化方向に少なくともほぼ一致するように、運動座標に沿う間隔に一致する所定の間隔でＮ極が整列された磁化セクションを備えており、両磁気トラックのうちの第２磁気トラックは、磁化方向に少なくともほぼ一致するようにＳ極が整列された磁化セクションを備えており、各磁気トラックの一方の磁化セクションは互いに他方の磁気トラックの２つの磁化セクション間の間隔部の少なくともほぼ中央に位置しており、さらに、運動座標に沿って伸びる領域内の磁気トラックの磁化セクションによってもたらされる磁界の方向を測定するために、ボディの表面にほぼ平行に両磁気トラックに対向して配置された角度センサの形をした磁気感応センサを備えている、運動座標に沿うボディの位置を測定する装置である。本発明によれば、運動方向に沿うボディの位置の正確な測定のための単純な構造が達成される。この装置はボディのヘッドの上流側中心部に取り付ける必要性を無くす。
2005531008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動座標に沿ってボディの位置を測定する装置であって、
ここにおいて、前記ボディは、２つの磁気トラックを有する磁化エンコーダの形をしており、前記２つの磁気トラックは、前記ボディの一表面上で前記運動座標に沿って、少なくとも実質的に互いに並行に、伸びており、
ここにおいて、前記運動座標に沿う所定の間隔で、前記２つの磁気トラックのうちの第１の磁気トラックは、複数の磁化セクションを備えており、それらの磁化セクションにおける複数のＮ極が、少なくともおおむね磁化方向に一致して配列されており、その磁化方向は本質的に前記ボディの表面に対して垂直をなしており、
さらにここにおいて、前記運動座標に沿って上記間隔に一致した間隔で、前記２つの磁気トラックのうちの第２のトラックは複数の磁化セクションを備え、それらの磁化セクションにおける複数のＳ極は、少なくともおおむね前記磁化方向に一致して配列されており、
さらにここにおいて、各場合にあって、前記２つの磁気トラックのうちの１つのものにおけるあるひとつの磁化セクションは、他方の磁気トラックにおける２つの磁化セクション間の間隔部の少なくともおおむね中央に、位置しており、
角度センサの形をした磁気感応センサを備え、このセンサは前記磁気トラックの上方に配置され、前記磁気トラックの前記複数の磁気セクションによってもたらされる複数の磁界の方向を決定し、それらの磁気トラックは、前記運動座標に沿って伸びるある領域内にあって且つ前記ボディの表面に本質的に並行である、
運動座標に沿うボディの位置を測定する装置。
【請求項２】
前記磁化セクションの所定の間隔が前記磁気トラックの全領域にわたって伸びるエンコーダの運動座標に沿う両磁気トラック上で均等であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ボディの表面がほぼ平坦に形成され、前記磁気トラックが前記表面上にほぼ直線状に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記ボディの表面がほぼ回転対称に形成され、前記磁気トラックが前記表面上にほぼ回転対称になるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記ボディが少なくともほぼシリンダ状に形成され、前記磁気トラックが前記ボディの外周面上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ボディが少なくともほぼシリンダ状に形成され、前記磁気トラックが前記ボディの端面上に円形をなして同心的に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記ボディが中空軸状に形成され、前記磁気トラックが前記ボディの端面上にリング状に同心的に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ボディがほぼ回転対称のディスク形状を有するほぼ回転対称に形成され、前記磁気トラックが前記ディスク形状部の端面上に円形をなして同心的に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動座標（ムーブメントコーディネート）に沿うボディの位置を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車分野においては多様な応用面に磁気抵抗センサが応用されている。特に、角度センサは、例えば車両における舵取り装置や、ペダル位置の確認、あるいは絞り弁の位置測定など、非常に多くの運動構造部品の回転角度を確認するために用いられている。において用いられている。その場合、角度センサは回転構造部品に取り付けられた永久磁石の上流側に取り付けられ、それにより角度センサとその角度センサによって測定される永久磁石との間の角度から構造部品の角度位置を決定することができる。
【０００３】
この種の構造の一例が図１に示されている。ここでは、回転構造部品、例えば軸（シャフト）等が参照符号１で示されている。回転構造部品１の端面４の、回転軸心２の中心部に、構造部品（シャフト）１と一緒に回転するように永久磁石３が取り付けられている。永久磁石３はＮ極５およびＳ極６を備えている。永久磁石３の反対側の固定部には、回転軸心２の中心部に角度センサ７が取り付けられている。すなわち角度センサ７は構造部品１と一緒には回転しない。構造部品１が軸心２の周りを回転座標（ローテーションコーディネート）８に沿って回転する時、回転座標８に沿う構造部品１の回転角が角度センサ７によって測定される。
【０００４】
この種の装置は、角度センサおよび永久磁石がそのヘッドの上流側で回転構造部品の回転軸に取り付けられるということを前提としている。
【０００５】
米国特許第４２７４０５３号明細書により、磁界に感応する抵抗すなわち磁気感応抵抗を用いる、角変位の絶対値を測定する回転型磁気エンコーダが知られている。ドラム型あるいはディスク型、カップ型の回転部品が回転軸（シャフト）に取り付けられる。複数の磁気トラックに分割された磁気媒体が回転部品の一面に設けられる。各トラックは回転部品の回転に伴って大きさおよび方向が変わる磁界を発生する。その代替案として、回転部品の回転に伴って磁界を変化させるために回転部品の表面上に多数の永久磁石が設けられる。多数の磁気感応抵抗磁界が磁気トラックの回転軌道の近くに設けられ、それが磁気感応抵抗の電気抵抗値の変化の測定結果を表すアナログ信号を発生する。回転状態検出器がそのアナログ信号を受信し、ディジタル信号またはアナログ信号またはその両方を発生する。この信号は絶対値として示される、回転軸の角度位置の測定結果を表す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この装置によれば、軸（シャフト）の角度位置の測定における十分きめの細かい分解能を達成するために、それに対応する多数のトラックとそれに対応する磁気感応抵抗が要求される。これは装置を極度に複雑にする。
【０００７】
本発明の目的は、ボディのヘッドの上流側中心部に取り付ける必要のない、運動座標に沿うボディの位置を正確に測定しうる単純な構造の装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は本発明によれば、
運動座標に沿ってボディの位置を測定する装置であって、
ここにおいて、前記ボディは、２つの磁気トラックを有する磁化エンコーダの形をしており、前記２つの磁気トラックは、前記ボディの一表面上で前記運動座標に沿って、少なくとも実質的に互いに並行に、伸びており、
ここにおいて、前記運動座標に沿う所定の間隔で、前記２つの磁気トラックのうちの第１の磁気トラックは、複数の磁化セクションを備えており、それらの磁化セクションにおける複数のＮ極が、少なくともおおむね磁化方向に一致して配列されており、その磁化方向は本質的に前記ボディの表面に対して垂直をなしており、
さらにここにおいて、前記運動座標に沿って上記間隔に一致した間隔で、前記２つの磁気トラックのうちの第２のトラックは複数の磁化セクションを備え、それらの磁化セクションにおける複数のＳ極は、少なくともおおむね前記磁化方向に一致して配列されており、
さらにここにおいて、各場合にあって、前記２つの磁気トラックのうちのひとつのものにおけるあるひとつの磁化セクションは、他方の磁気トラックにおける２つの磁化セクション間の間隔部の少なくともおおむね中央に、位置しており、
角度センサの形をした磁気感応センサを備え、このセンサは前記磁気トラックの上方に配置され、前記磁気トラックの前記複数の磁気セクションによってもたらされる複数の磁界の方向を決定し、それらの磁気トラックは、前記運動座標に沿って伸びるある領域内にあって且つ前記ボディの表面に本質的に並行である、
運動座標に沿うボディの位置を測定する装置によって、達成される。
【０００９】
本発明による装置は、たとえ運動座標に沿うボディの位置測定において高分解能が要求されたとしても、単純でロバスト性に優れた構造にしうるという利点を持っている。さらにそれはボディ上の所定位置に取り付ける必要性は無く、また極めて大きな融通性をもって用いることができる。これは、磁気トラック、または角度センサによって磁界が確認されるべき永久磁石の取付に関連して制約条件が存在する場合、すなわち、仮に例えばこれらの磁気トラックまたはこの永久磁石が構造上の理由で回転エンコーダの回転軸に直接取り付けることができない場合に、特に利点となる。
【００１０】
本発明の対応する好ましい実施態様は従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面に示す実施例を参照して本発明をさらに説明する。なお、本発明は図面に示す実施例に限定されるものではない。
【００１２】
運動座標に沿う位置が測定されるべき磁化エンコーダとして構成されたボディとして図２に再び示されているのは、図１による回転構造部品すなわち軸（シャフト）１である。軸１の端面４には何も備えられてなく自由であり、その代わり軸１の外周面９上に、図１に示されているように回転座標８の形の運動座標に沿って互いに少なくともほぼ平行に伸びる、すなわち軸１の周方向に走る２つの磁気トラック１０，１１が備えられている。
【００１３】
この種の磁気トラック１０，１１の構成例が図３に示されている。両磁気トラックのうち第１の磁気トラック１０は、運動座標８に沿って所定の間隔で磁化セクション（磁化部）１２を形成している。この磁化セクション１２では、軸１の外周面９に対してほぼ垂直に伸びる磁化方向に少なくともほぼ一致するようにＮ極が整列されている。第２の磁気トラック１１は第１の磁気トラック１０の磁極と同様の間隔で運動座標８に沿って磁化セクション１３を形成しており、そこでは上記磁化方向に少なくともほぼ一致するようにＳ極が整列されている。両磁気トラック１０，１１の一方の磁化セクション１２または１３は、それぞれ他方の磁気トラック１１または１０の隣接する２つの磁化セクション１３または１２間の間隔部１５または１４の少なくともほぼ中央に位置している。磁気トラック１０，１１の磁化セクション１２，１３によってもたらされる磁界の方向を測定するために、磁気トラッック１０，１１に対向するように、運動座標に沿って伸びる領域内にボディの表面にほぼ平行に、すなわち軸１の外周面９にほぼ平行に角度センサ７の形で配置される磁気感応センサを備えている。矢印１６は磁気トラック１０，１１の磁化セクション１２，１３によってもたらされる磁界の方向を示すものである。
【００１４】
軸１が回転軸心２の周りを回転し、それによって磁気トラック１０，１１が運動座標８に沿って角度センサ７に対向して運動すると、磁気トラック１０，１１の磁化セクション１２，１３によってもたらされる磁界の方向１６が回転座標８に沿って変化する。これは角度センサ７によって検出され、それによって回転座標８に沿う軸１の運動を確認することができる。
【００１５】
両磁化セクション１２および１３が軸１の外周面上の磁気トラック１０，１１のそれぞれに配置されることにより、磁気トラック１０，１１の磁化セクション１２，１３によってもたらされる磁界の、角度センサ７によって検出される各方向は、軸１の周辺に沿って同じ大きさで多数回繰り返す。したがって角度センサ７によって検出される角度測定値は軸１の１回転中、対応する回数だけ生ずる。しかしながら、この両義性（あいまいさ）（ambiguity）は多くの用途において意味のあることではない。むしろ、運動座標に沿うボディすなわち軸１の位置を測定するためには意味のあることである。例えば、回転座標８に沿ってそれぞれ磁気トラック１０または１１の隣り合う２つの磁化セクション１２または１３間の間隔によって予め測定される領域内において軸１の位置を測定するためには意味のあることである。その場合、両領域のいずれに、すなわち両セクション１２または１３のいずれに対向して角度センサ７が現在位置しているかは重要なことではない。この種の用途例は例えば多極の永久磁石励磁型同期機のロータ位置の測定である。その場合、軸１が回転軸によって形成される同期機の磁極ピッチおよび磁気トラック１０，１１の磁化セクション１２，１３の二次分割は、好ましくは一致するように選択される。
【００１６】
上述の実施例では、磁化セクション１２，１３の所定の間隔は、軸１の周辺に沿う磁気トラック１０，１１の全展開領域にわたって、エンコーダすなわち軸１の運動座標８に沿う両磁気トラック１０，１１において均等である。
【００１７】
図４は本発明による磁気トラックの他の実施例を示すものである。この実施例では参照符号２０，２１および２２，２３が磁気トラックであり、それらは運動座標に沿って運動するボディ２４の端面上に配置されている。回転座標８に沿う回転軸心２の周りのボディ２４の回転運動がここでも一例として示されている。ボディ２４の終端はリング状の端面２５を有する中空軸の形をしており、端面２５上にリング状の磁気トラック２０，２１が回転軸心２に対して同心的に配置されている。これらの磁気トラック２０，２１の磁化は図２および図３の実施例に対応する形状をしている。もし望むなら、符号２２，２３を付した磁気トラックも付加的な支持体２７の端面２６上に配置することができる。支持体２７はボディ２４上に、ほぼ回転対称のディスクとして回転軸心２に同心的に配置される。磁気トラック２２，２３はディスク２７の端面２６上にリング状に、回転軸心２に同心的に配置される。
【００１８】
図面には示していない他の実施例においては、磁気トラックはボディ上に直線状に配置することもできる。その場合、ボディは少なくともほぼまっすぐな運動座標に沿って動く。それによって本発明はリニア型のピックアップトランスデューサを形成するように用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】回転構造部品のヘッドの上流側に取り付けられた永久磁石および角度センサを有する回転構造部品、例えば軸（シャフト）の回転角を測定するための構造例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す斜視図である。
【図３】図２による装置における磁気トラックの一実施態様を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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