(57)【要約】  本発明は、とりわけ回転トランスミッション部材の回転数を測定するための磁界センサであって、ホールセンサ（３）と、少なくとも１つの永久磁石（４）と、該ホールセンサ（３）を取り囲むケーシング（２）とを有し、前記ホールセンサ（３）は永久磁石（４）の磁界の影響領域に配置されている形式の磁界センサに関する。本発明の課題は、簡単に作製することのできる磁界センサを提供することである。この課題を解決するために、永久磁石（４）はケーシング（２）に固定されていることが提案される。この構成の相応の利点は、非常に高い強度と、振動に対する脆弱性の小さいことである。
2007506110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とりわけ回転トランスミッション部材の回転数を測定するための磁界センサであって、ホールセンサ（３）と、少なくとも１つの永久磁石（４）と、該ホールセンサ（３）を取り囲むケーシング（２）とを有し、前記ホールセンサ（３）は永久磁石（４）の磁界の影響領域に配置されている形式の磁界センサにおいて、
永久磁石（４）はケーシング（２）に固定されている、ことを特徴とする磁界センサ。
【請求項２】
請求項１記載の磁界センサにおいて、永久磁石（４）はリングまたは中空シリンダとして構成されている磁界センサ。
【請求項３】
請求項２記載の磁界センサにおいて、永久磁石（４）の長手軸（１３）とホールセンサ（３）の誘導軸（１２）とは実質的に一致しており、前記誘導軸（１２）はホール電圧の電界方向およびホールセンサ（３）内の主電流方向に対して垂直である磁界センサ。
【請求項４】
請求項１または２記載の磁界センサにおいて、ケーシング（２）は少なくとも部分的にプラスチックからなる磁界センサ。
【請求項５】
請求項４記載の磁界センサにおいて、前記プラスチックは耐高温性である磁界センサ。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、磁界センサ（１）はコネクタまたはソケットを有し、該コネクタまたはソケットは押出し加工された接点（３０）を備えるプラスチック部材として構成されている磁界センサ。
【請求項７】
請求項４または６記載の磁界センサにおいて、ケーシング（２）は閉鎖可能なケーシング本体（６）を有し、ソケットとケーシング本体（６）は相互に溶接されている磁界センサ。
【請求項８】
請求項７記載の磁界センサにおいて、ソケットおよびケーシング本体（６）は超音波溶接、振動溶接、または回転溶接によって相互に接合されている磁界センサ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ケーシング（２）は閉鎖可能なケーシング本体（６）を有しており、該ケーシング本体は一体的なスリーブ状の閉じたシリンダとして構成されており、閉鎖端部（８）にはホールセンサ（３）が配置されている磁界センサ。
【請求項１０】
請求項９記載の磁界センサにおいて、ホールセンサ（３）の誘導軸（１２）はケーシング（２）のシリンダ長手軸（１０）に対して平行に伸長している磁界センサ。
【請求項１１】
請求項９から１０までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ケーシング本体（６）は、閉鎖端部（８）に対向して開放端部（９）を有しており、ケーシング（２）の開放端部（９）はソケットまたはコネクタとして構成された形状部材（７）によって閉鎖されている磁界センサ。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ケーシング（２）またはケーシング本体（６）は射出成形部材として構成されており、永久磁石（４）はケーシング（２）に鋳込まれている磁界センサ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ホールセンサ（３）は導体路板（５）に取り付け固定されており、該導体路板と電気接続されている磁界センサ。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ホールセンサ（３）と周囲のケーシング（２）との間に残る空間には、少なくとも部分的に減衰物質、とりわけゲル（２０）が充填されており、該ゲルは約Ａ３０の硬度を有する２成分シリコーンゴムである磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけ回転トランスミッション部材の回転数を測定するための磁界センサに関するものであり、この磁界センサはホールセンサと、少なくとも１つの永久磁石と、該ホールセンサを取り囲むケーシングとを有し、前記ホールセンサは永久磁石の磁界の影響領域に存在している。
【０００２】
前記形式の磁界センサ有利には実用車での回転数監視に使用される。なぜならアクティブ素子として磁界プレートまたはホール発生器が使用される信号発生器は、誘導性センサとは異なり比較的低い回転数、ないしは静止状態領域での運動を検出することができるからである。自動車伝動装置で回転数測定に使用される他に、磁界センサは本発明によればその他の運動、例えば回転運動または並進運動の監視にも使用することができる。
【０００３】
従来の構造の磁界センサはすでにＥＰ０５４６３５５Ｂ１から公知である。この構成部材の非常に正確な機能は、非常に面倒な製造プロセスおよび取り付けプロセスによってのみ達成される。多数の作業ステップはとりわけ永久磁石をホルダに固定するステップを含んでおり、このホルダは永久磁石に対するプレス適合部を有している。この固定はＵＶ硬化性接着剤によって、ホールセンサの永久磁石に対する位置を前もって非常に正確に調整した後に行われる。この磁界センサの規則的で極端な動作条件は、とりわけ−４０℃〜＋１５０℃でのかなりの温度変動と、機械的振動とショック耐性に関して、磁界センサ内での永久磁石の固定に格別の安定性を要求する。重たい永久磁石をそのために設けられたホルダに十分な強度で接合することは、例えば接触個所を下塗剤によって活性化し、それからＵＶ硬化性接着剤を塗布することによって達成される。ＵＶ硬化後には付加的な熱硬化を、所要の接合品質を保証するために少なくとも３時間の常温で行わなければならない。ホールセンサにより発生される信号のパルスが、歯車または類似の磁界集束体の通過時に所望のパルス幅を有するようにするため、通常はホールＩＣとして構成されたホールセンサを、有利にはリングマグネットとして構成された永久磁石に正確に配向しなければならない。ここには完全に列挙しなかったが、高精度に実行しなければならない多数の作業ステップが必要であることは、従来の磁界センサの取り付けと製造が面倒であるという欠点につながる。
【０００４】
上記従来技術の問題および欠点から出発し、本発明の課題は、コストが低く、エラー脆弱性の小さい磁界センサを提供することである。
【０００５】
本発明によればこの課題は、冒頭に述べた磁界センサの永久磁石をケーシングに固定することによって解決される。
【０００６】
永久磁石をケーシングに固定することによって、従来技術に対して一連の利点が得られる。ケーシングは通常、ホールセンサの保護のために頑強かつ剛性に構成されているから、通常の重量の永久磁石を保持するのに特に適する。ここではケーシングがその形状をこの課題のために容易に適合できると特に有利である。永久磁石を従来技術では導体路板に固定されていたホルダに、接着剤によって固定する必要がないことにより大きな利点が得られる。
【０００７】
磁界センサの特に良好な係留と優れた電気的および電子的特性は、永久磁石をリングまたは中空シリンダとして構成すると得られる。このようにしてケーシングは永久磁石に、とりわけ単純で付加的に形状結合したホルダを提供する。永久磁石の長手軸をホールセンサの誘導軸の方向に配向すると、ほとんどすべての動作条件の下で特に良好に評価可能な磁界センサのパルスが得られる。ここで誘導軸は、ホール電圧の電界方向およびホールセンサの主電流方向に対して垂直に配向されていると定義する。誘導軸が永久磁石のシリンダ長手軸と一致していると最良の結果が達成される。
【０００８】
製造に関する利点と共に、ＥＭＣ特性に関する利点も、ケーシングが少なくとも部分的にプラスチックからなると得られる。ＥＭＣ特性に関する最適化は、ケーシングが入力結合に対して脆弱なコンデンサをホールセンサないしはホールＩＣと形成しない場合に得られる。ケーシングが完全にプラスチックからなると、このことは回避できる。本発明の磁界センサの有利な使用領域に対しては、プラスチックが耐高温性であると特に有利である。
【０００９】
本発明の有利な改善形態では、磁界センサがコネクタまたはソケットを有し、これがプラスチック部材として押出成形された接点により構成されている。この種の構成はとりわけ、センサおよびこれに接続される電気線路をモジュール構造にするために用いられる。そのほかに本発明の磁界センサの有利な構成では、ケーシングが閉鎖可能なケーシング本体を有し、コネクタないしはソケットとケーシング本体とが相互に溶接可能であり、ケーシング本体が同様に相応のプラスチックから作製される。このような２つの構成部材に対する溶接方法として有利には、超音波溶接、振動溶接、または回転溶接がある。
【００１０】
有利には本発明によりケーシングまたはケーシング本体は射出成形部材として構成されており、永久磁石はケーシングに鋳込まれている。このようにして永久磁石がケーシングに１つの作業工程で良好に接合される。このような構成によりさらに有利には、ケーシング本体を閉鎖可能な、片側が閉じられたスリーブ状のシリンダとして構成することができ、このときにホールセンサを有利にはシリンダの閉じられた端部に配置する。このようにして特に安定した保護が、ケーシングの端部がホールセンサに対して閉じられていることにより得られ、永久磁石をケーシング本体内に頑強に保持することができる。とりわけ永久磁石をリングまたは中空シリンダとして構成する場合には、ホールセンサを、誘導軸がケーシングのシリンダ長手軸に平行に延在するように配置することが推奨される。
【００１１】
機能および組み立て性の観点から有利には、本発明の磁界センサを次のように構成することができる。すなわち、ケーシング本体が閉鎖された端部に対向して開放端部を有し、ケーシングの開放端部がソケットまたはソケットとして構成された形状部材によって閉鎖されているように構成することができる。この閉鎖部は、修理または保守のために開放可能な閉鎖部として構成することができる。修理することは経験的に発生するのが稀であり、本発明の磁界センサでは密閉性が重要であるから、この閉鎖部は有利にはケーシング本体と接着するか、または溶接する。
【００１２】
通常ホールＩＣとして構成される比較的軽量なホールセンサは、ケーシングに同様に配置された導体路板に有利には固定され、この導体路板と電気的に接続される。ホールセンサに発生する振動のような不利な影響を除去するために、ホールセンサと、周囲のケーシングとの間の空間に少なくとも一部で減衰物質、例えばゲルを充填すると有利である。このゲルは、約Ａ３０の硬度を有する２成分シリコーンゴムである。
【００１３】
以下、本発明を実施例に基づき、図面を参照してこの実施例に制限することなく詳細に説明する。
図１は、本発明の磁界センサの縦断面図である。
【００１４】
図１には本発明の磁界センサが参照符号１により示されている。磁界センサ１の主要構成部材はケーシング２，ホールセンサ３，永久磁石４であり、ホールセンサ３は導体路板５に固定されている。
【００１５】
シリンダ状ケーシング２はケーシング本体６と、閉鎖部として構成された形状部材７を有する。ケーシング２はシリンダ形状を有しており、ケーシング本体６は射出成形部材としてプラスチックから作製されており、閉鎖端部８と開放端部９を有する。ケーシング２のシリンダ長手軸１０に沿って、導体路板５が伸長している。ケーシング２の閉鎖端部８の領域には中空シリンダとして構成された永久磁石４がケーシング本体６に鋳込まれている。
【００１６】
ケーシング本体６の閉鎖端部８の側には、導体路板５の端面１１にホールＩＣとして構成されたホールセンサ３が配置されている。ホールセンサ３の誘導軸１２はケーシング２のシリンダ長手軸１０の方向に伸長している。このシリンダ長手軸１０は永久磁石４の長手軸１３と一致する。ホールセンサ３は０．２ｍｍまで、ケーシング２の閉鎖端部８側にある永久磁石４の端面１５に突入している。ホールセンサ３とケーシング本体６ないしは永久磁石４の間に残る空間にはゲル２０が部分的に充填されている。このゲルは構成部材間の運動を減衰する。
【００１７】
ケーシング本体６を密閉して閉鎖する形状部材７はケーシング本体６に超音波溶接によって取り付け固定されている。形状部材７は同様にプラスチック射出成形部材として構成されており、一方の側は導体路板５を保持し、他方の側はコネクタとして構成されている。ここで接点３０は形状部材７に鋳込まれるか、または押出し加工されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の磁界センサの縦断面図である。
2007506110.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月23日(2005.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とりわけ回転トランスミッション部材の回転数を測定するための磁界センサであって、ホールセンサ（３）と、少なくとも１つの永久磁石（４）と、該ホールセンサ（３）を取り囲むケーシング（２）とを有し、前記ホールセンサ（３）は永久磁石（４）の磁界の影響領域に配置されており、永久磁石（４）はケーシング（２）に固定されており、ケーシング（２）は少なくとも部分的にプラスチックからなり、永久磁石（４）はリングまたは中空シリンダとして構成されており、永久磁石（４）の長手軸（１３）とホールセンサ（３）の誘導軸（１２）とは実質的に一致しており、前記誘導軸（１２）はホール電圧の電界方向およびホールセンサ（３）内の主電流方向に対して垂直である形式の磁界センサにおいて、
ケーシング（２）またはケーシング本体（６）は射出成形部材として構成されており、永久磁石（４）はケーシング（２）に鋳込まれていることを特徴とする磁界センサ。
【請求項２】
請求項１記載の磁界センサにおいて、前記プラスチックは耐高温性である磁界センサ。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁界センサにおいて、磁界センサ（１）はコネクタまたはソケットを有し、該コネクタまたはソケットは押出し加工された接点（３０）を備えるプラスチック部材として構成されている磁界センサ。
【請求項４】
請求項３記載の磁界センサにおいて、ケーシング（２）は閉鎖可能なケーシング本体（６）を有し、ソケットとケーシング本体（６）は相互に溶接されている磁界センサ。
【請求項５】
請求項４記載の磁界センサにおいて、ソケットおよびケーシング本体（６）は超音波溶接、振動溶接、または回転溶接によって相互に接合されている磁界センサ。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ケーシング（２）は閉鎖可能なケーシング本体（６）を有しており、該ケーシング本体は一体的なスリーブ状の閉じたシリンダとして構成されており、閉鎖端部（８）にはホールセンサ（３）が配置されている磁界センサ。
【請求項７】
請求項６記載の磁界センサにおいて、ホールセンサ（３）の誘導軸（１２）はケーシング（２）のシリンダ長手軸（１０）に対して平行に伸長している磁界センサ。
【請求項８】
請求項６または７記載の磁界センサにおいて、ケーシング本体（６）は、閉鎖端部（８）に対向して開放端部（９）を有しており、ケーシング（２）の開放端部（９）はソケットまたはコネクタとして構成された形状部材（７）によって閉鎖されている磁界センサ。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ホールセンサ（３）は導体路板（５）に取り付け固定されており、該導体路板と電気接続されている磁界センサ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項記載の磁界センサにおいて、ホールセンサ（３）と周囲のケーシング（２）との間に残る空間には、少なくとも部分的に減衰物質、とりわけゲル（２０）が充填されており、該ゲルは約Ａ３０の硬度を有する２成分シリコーンゴムである磁界センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、とりわけ回転トランスミッション部材の回転数を測定するための磁界センサに関するものであり、この磁界センサはホールセンサと、少なくとも１つの永久磁石と、該ホールセンサを取り囲むケーシングとを有し、前記ホールセンサは永久磁石の磁界の影響領域に存在しており、永久磁石はケーシングに固定されており、ケーシングは少なくとも部分的にプラスチックからなり、永久磁石はリングまたは中空シリンダとして構成されており、永久磁石の長手軸とホールセンサの誘導軸とは実質的に一致しており、前記誘導軸はホール電圧の電界方向およびホールセンサ内の主電流方向に対して垂直である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来の構造の磁界センサはすでにＥＰ０５４６３５５Ｂ１から公知である。この構成部材の非常に正確な機能は、非常に面倒な製造プロセスおよび取り付けプロセスによってのみ達成される。多数の作業ステップはとりわけ永久磁石をホルダに固定するステップを含んでおり、このホルダは永久磁石に対するプレス適合部を有している。この固定はＵＶ硬化性接着剤によって、ホールセンサの永久磁石に対する位置を前もって非常に正確に調整した後に行われる。この磁界センサの規則的で極端な動作条件は、とりわけ−４０℃〜＋１５０℃でのかなりの温度変動と、機械的振動とショック耐性に関して、磁界センサ内での永久磁石の固定に格別の安定性を要求する。重たい永久磁石をそのために設けられたホルダに十分な強度で接合することは、例えば接触個所を下塗剤によって活性化し、それからＵＶ硬化性接着剤を塗布することによって達成される。ＵＶ硬化後には付加的な熱硬化を、所要の接合品質を保証するために少なくとも３時間の常温で行わなければならない。ホールセンサにより発生される信号のパルスが、歯車または類似の磁界集束体の通過時に所望のパルス幅を有するようにするため、通常はホールＩＣとして構成されたホールセンサを、有利にはリングマグネットとして構成された永久磁石に正確に配向しなければならない。ここには完全に列挙しなかったが、高精度に実行しなければならない多数の作業ステップが必要であることは、従来の磁界センサの取り付けと製造が面倒であるという欠点につながる。
ドイツ実用新案ＤＥ２９５１６３７３Ｕ１からすでに冒頭に述べた形式の磁界センサが公知である。この磁界センサではリング状の永久磁石がスリーブ状のケーシングに面一で嵌め込まれている。ホールセンサは引き続き永久磁石の磁気軸の方向に面倒な調整をしなければならず、最後にシール剤によって永久磁石とケーシングに固定される。
国際特許出願ＷＯ０３／０４０６５９Ａ１、米国特許ＵＳ６２９１９９０Ｂ１、およびドイツ公開公報ＤＥ１０１４６１５７Ａ１からそれぞれセンサを有する構成が公知である。ここでは、センサのホールセンサが磁気ゼロ軸の外に配置されている。しかしこのことは、センサを回転構成部材に対して非常に正確に位置決めすることを必要とし、この回転構成部材が磁束をホールセンサの領域で有意な変化として測定可能に変化させる。このようなセンサ構成の信号は特別に品質を必要とする。なぜなら、センサが磁気的に中立でない領域に配置されているため、基本信号のレベルがセンサの磁気的環境に大きく依存し、本来の評価すべき信号がセンサと本来のパルス発生マークとの間の間隔に大きく依存するからである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明によればこの課題は、冒頭に述べた形式の磁界センサにおいて請求項１のように構成して解決される。従属請求項には本発明の有利な改善形態が含まれている。
【国際調査報告】
2007506110.tif 000004
2007506110.tif 000005
2007506110.tif 000006
2007506110.tif 000007
2007506110.tif 000008
2007506110.tif 000009