(57)【要約】      （修正有）【課題】フレームの軸方向に摺動する部分の軸方向経路を測定するための、固定部分と協働する可動部分を備えるリニアセンサを提供する。【解決手段】前記可動部分４は、一方の端に前記部分と協働する長手要素４０であって、前記部分の前記軸方向の並進運動によって他方の端が相応して変位する長手要素４０と、該端と一体の磁界源４１であって、前記固定部分５が前記磁界の受け手段５０を備える、磁界源とを備える。該リニアセンサは、前記固定部分５が、前記長手要素４０と協働し且つそれによって該端の前記軸方向経路を該他方の端の半径方向経路に変換する、角転向手段５３を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向（２０）に対し垂直な横方向壁（３０）を備えるフレーム（３）の前記軸方向に摺動する部分（２）の軸方向経路Ｌｏを測定するための、所謂固定部分（５）と協働する所謂可動部分（４）を備えるリニアセンサ（１）であって、前記可動部分（４）は、
所謂下端（４００）が第１接続手段（６）を使用して前記部分（２）と協働する長手要素（４０）であって、前記下端（４００）が前記可動部分（２）の軸方向経路に続く軸方向経路で可動とされ、前記部分（２）の並進運動によって前記下端（４００）の軸方向並進運動を生じ、前記長手要素（４０）の変位によって同要素の所謂上端（４０１）が相応して変位する長手要素（４０）と、
前記長手要素（４０）の上端（４０１）と一体の磁界源（４１）であって、所謂第２接続手段（４２）を使用し、前記上端（４０１）の変位によって前記磁界源（４１）の変位を生じ、前記固定部分（５）が、前記磁界の受け手段（５０）であって、前記磁界源（４１）の対向側にあり且つ、前記軸方向経路次第により、主信号として知られる信号を変換器（５１）に送ることが可能な受け手段（５０）を備え、前記変換器（５１）は前記主信号を電気的信号Ｓに変換可能とされ、前記電気的信号Ｓは接続器（５２）に伝達されて前記電気的信号Ｓを外部電気回路に伝達することを可能とする、磁界源（４１）とを備え、
前記固定部分（５）は、円弧状部分（４０２）を使用して前記長手要素（４０）と協働し且つ前記下端（４００）の前記軸方向経路を前記軸方向（２０）に一般的に垂直な半径方向（１０）として知られる方向で前記上端（４０１）の半径方向経路に変換し、それによって前記センサ（１）の軸方向空間要件が一般的に３Ｌｏより縮減される、角転向手段（５３）を備えることを特徴とするリニアセンサ（１）。
【請求項２】
前記長手要素（４０）を、例えばケーブル等、可撓性長手要素（４０’）とし、該可撓性長手要素（４０’）は前記下端（４００）から前記上端（４０１）に至る曲線長ｌ＞Ｌｏに亘り連続して延在する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記角転向手段（５３）は、例えば平均曲率半径Ｒの管状空隙（５３０）等の空隙を備える９０度の角転向部（５３’）とし、前記可撓性長手要素（４０’）の前記円弧状部分（４０２）に相当の９０度湾曲した案内要素を形成し、前記管状空隙（５３０）は、軸方向口（５３１）として知られる下方口と、半径方向口（５３２）として知られる上方口とを有する、請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記可撓性長手要素（４０’）は、少なくとも和Ｌｏ＋ｌｃに等しく、長さｌｃは前記長手要素（４０’）の前記円弧状部（４０２）の長さに見合う０．５ΠＲに等しい、前記角転向部（５３’）内にある曲線長ｌを有し、該曲線長ｌは和ｌＡ＋ｌＣ＋ｌＲに等しく、ｌＡおよびｌＲは、前記可撓性長手要素（４０’）のそれぞれ軸方向部分（４０３）および半径方向部分（４０４）の長さを表す、請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記可撓性長手要素（４０’）は、撓みに対して前記可撓性長手要素（４０’）の前記変位をもたらすのに要する力Ｆに勝る抵抗を有し、該力Ｆは、前記可撓性長手要素（４０’）の前記下端（４００）に該長手要素の所謂「前向き」方向の変位に関して加えられる圧縮力とされる、請求項２から４までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記可撓性長手要素（４０’）は、好ましくは金属製ケーブルを形成する中芯（４０５）と、前記可撓性長手要素（４０’）および、特に、前記角転向手段（５３、５３’）の間の摩擦を低減することが可能な被覆または外面塗装（４０６）とを備える複合長手要素（４０’’）とされ、前記被覆（４０６）は好ましくはテフロン製被覆とされる、請求項２から５までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記固定部分（５）は、更に、前記フレーム（３）に且つ好ましくは前記フレーム（３）の前記横方向壁（３０）に固定される長手のハウジング（７）、好ましくは剛性のハウジングを備え、該ハウジング（７）は、例えば平行する長手空隙を形成する少なくとも２つの平行な長手部分と、前記可撓性長手要素（４０’）の前記半径方向部分（４０４）および前記磁界源（４１）を収容し且つ該可動の磁界源（４１）の半径方向案内手段を形成する、前記ハウジング（７）の所謂第１部分または空隙（７０）と、前記受け手段（５０）および前記変換器（５１）を収容する、前記ハウジング（７）の所謂第２部分または空隙（７１）とを備え、該ハウジング（７）は、その所謂上端（７２）に前記接続器を、且つその所謂下端（７３）に前記角転向手段（５３、５３’）を備える、請求項１から６までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項８】
前記ハウジング（７）は、底部（７ａ）および覆い（７ｂ）を結合して形成され、該底部（７ａ）および該覆い（７ｂ）はプラスチック材料による成型部品とし、それによって前記空隙（７０、７１）、前記角転向手段（５３、５３’）、且つ前記接続器（５２）のプラスチック材料製の部分を形成し、前記覆い（７ｂ）および前記底部（７ａ）は、対向する雄型および雌型要素を溶接または挟着により不可逆的に結合させることが好ましい、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記角転向部（５３’）の前記軸方向口（５３１）は、前記可撓性長手要素（４０’）の前記軸方向部分（４０３）の一部分の軸方向案内手段を形成する軸方向管状要素（５４）内に開き、該軸方向管状要素（５４）は前記ハウジング（７）と一体部分を形成することが好ましい、請求項３から８までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記磁界源（４１）は永久磁石（４１’）とされ、該永久磁石（４１’）は少なくともその高さ部分に亘り、前記第１空隙（７０）内で該磁石の摺動を容易にすることが可能な横方向塗装（４１０）を備えることが好ましく、該横方向塗装（４１０）は、例えば、テフロンコーティングとすることが好ましい、請求項１から９までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記第１空隙（７０）内に収容され、前記磁界源（４１）または前記可撓性長手要素（４０’）の前記半径方向部分（４０４）と協働する復帰ばね（８）を備え、該復帰ばね（８）は、前記力Ｆに対向する力Ｆ’を加え、それによって、前記第１接続手段（６）が前記可動部分（２）と一体にスラスト要素（６’）を形成時に、該スラスト要素（６’）は、該部分（２）に嵌合するリング（６０）と、前記可撓性長手要素（４０’）の下端（４００）を前記圧縮力Ｆを掛けることによって前記部分（２）の前記「前向き」運動に押進する半径方向突出部（６１）とを備え、前記可撓性長手要素（４０’）の前記下端（４００）は、前記部分（２）の所謂「復帰」運動中、前記半径方向突出部（６１）と接触状態を続ける、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記角転向手段（５３）は、９０度の円環面四半分を形成するスリーブ（５３’’）を備え、該スリーブ（５３’’）は、前記ハウジング（７）の対応する空隙と協働し、該スリーブ（５３’’）は前記管状空隙（５３０）を備え、該スリーブ（５３’’）は前記復帰ばね（８）の停止材を形成することが可能とされる請求項１から１１までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記磁界源（４１）の、前記固定された受け手段（５０）に関して可動な、一定の位置に関する前記主信号は、抵抗、容量、インピーダンスから選択される回路の電気的変数の測定値に相応する、請求項１から１２までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記電気的信号Ｓはリニア信号ＳＬとされ、該リニア信号ＳＬは、電子的手段または校正を使用し、前記部分の前記経路の変化ΔＬによる信号Ｓの変化ΔＳＬの比ΔＳＬ／ΔＬが一定となるように前記電気的信号Ｓを処理することによって得ることが可能とされる、請求項１から１３までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記固定部分（５）は、中間支持材（９）を介してフレーム（３）と一体とされる、請求項１から１４までのいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項１６】
自動車用装置もしくは機器類、例えば制動装置もしくは動力援助式制動装置における、請求項１から１５までのいずれか一項に記載のセンサの使用。
【請求項１７】
前記部分（２）はピストン（２’）とされ、且つ前記フレーム（３）は、マスターシリンダおよび／またはエアブレーキブースタ（３’）とされ、前記マスターシリンダおよび／または前記エアブレーキブースタ（３’）における前記ピストン（２’）の軸方向変位を検出する、請求項１６に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位センサの分野に関し、且つ更に具体的には、自動車用装置もしくは機器類、例えば制動装置もしくは動力援助式制動装置において使用される変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位センサは、理論上では既によく知られている。フレームの軸方向で摺動する部分の軸方向経路を測定するためのリニアセンサは、所謂固定部分と協働する所謂可動部分を備える。
【０００３】
センサの前記可動部分は、
−同部分と協働し、その部分の並進運動によって前記可動部分の軸方向並進運動を生じる長手要素と、
−前記長手要素の端と一体の磁界源であって、該上端の変位によって該磁界源の変位を生じる磁界源とを備える。
【０００４】
前記固定部分は、前記磁界の受け手段であって、前記磁界源の対向側に配置され且つ、前記軸方向経路次第により、主信号として知られる信号を変換器に送ることが可能な受け手段を備え、前記変換器は前記主信号を電気的信号に変換可能とされ、前記電気的信号は接続器に伝達されて前記電気的信号を外部電気回路に伝達することを可能とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明の目的
従来技術の変位センサには幾つかのタイプの問題がある。
−第１に、特に、固定フレームで摺動する可動部分の変位の方向に対応する軸方向の、比較的に小さい空間で位置決めしなければならない限り、センサには制限された空間の問題があろう。
−更に、センサには信頼性および／または校正の問題があろう。
−最後に、センサは、特に前記可動部分へのアクセスが制限されることを考慮すると、取付けに困難を生じよう。
【０００６】
更に具体的には、センサを制動装置もしくは動力援助式制動装置に設置を要するときに、これらの問題はより一層深刻となる。
【０００７】
発明の課題
本発明の第１の課題は、提示された問題の解決を可能とするリニアセンサにある。
【０００８】
本発明の第２の課題は、そのようなセンサを自動車用装置もしくは装置類、例えば制動装置もしくは動力援助式制動装置において使用することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の説明
本発明によれば、軸方向に垂直な横方向壁を備えるフレームの前記軸方向に摺動する部分の軸方向経路Ｌｏを測定するための、固定部分として知られる部分と協働する可動部分として知られる部分を備えるリニアセンサが提供され、前記可動部分は、
−所謂下端が第１接続手段を使用して前記部分と協働する長手要素であって、前記下端が前記可動部分の軸方向経路に続く軸方向経路で可動とされ、前記部分の並進運動によって前記下端の軸方向並進運動を生じ、前記長手要素の変位によって同要素の所謂上端が相応して変位する長手要素と、
−前記長手要素の上端と一体の磁界源であって、所謂第２接続手段を使用し、前記上端の変位によって前記磁界源の変位を生じ、前記固定部分が、前記磁界の受け手段であって、前記磁界源の対向側にあり且つ、前記軸方向経路次第により、主信号として知られる信号を変換器に送ることが可能な受け手段を備え、前記変換器は前記主信号を電気的信号Ｓに変換可能とされ、前記電気的信号Ｓは接続器に伝達されて前記電気的信号Ｓを外部電気回路に伝達することを可能とする、磁界源とを備える。
【００１０】
本リニアセンサは、前記固定部分が、円弧状部分を使用して前記長手要素と協働し且つ前記下端の前記軸方向経路を前記軸方向に一般的に垂直な半径方向として知られる方向で前記上端の半径方向経路に変換し、それによって前記センサの軸方向空間要件が一般的に３Ｌｏより縮減される、角転向手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によるリニアセンサは、提示された問題を解決する。
【００１２】
更に具体的には、
−一方で、本発明によるセンサは、軸方向の空間要件がきわめて小さく、おそらくセンサ自体の軸方向間隔程は必要とせず、
−他方で、前記フレームと該固定フレームで摺動する前記可動部分との継合部に設置する前に試験および校正が可能とされ、
−また、空間要件を実質的に半径方向とし、前記フレームと前記可動部分との継合部における組立てが容易とされる。
【００１３】
図の説明
図１から３は、本発明の斜視図である。
【００１４】
図４は、２つの断面図４ａおよび４ｂから成る。
【００１５】
図１は、固定部分５と、前記可動部分２を形成するピストン２’と一体の可動部分４とを備えるリニアセンサ１を示す。
【００１６】
図１と同様の図２においては、前記固定部分５の、特に、磁界源４１および磁界の前記受け手段５０を収容する剛性のハウジング７の覆い７ｂを取り除いた後の状態を示す。
【００１７】
図３は、リニアセンサ１の固定部分５が、前記フレーム３を形成するニューマチックサーボユニット３’と一体とされ、センサの可動部分４が前記可動部分２を形成するピストン２’と一体のリニアセンサ１を示す。
【００１８】
図４ａおよび４ｂは、前記可撓性長手要素４０’の前記下端４００および上端４０１の２つの極限位置における前記リニアセンサ１の主な機能的要素を模式的に示す。図４ｃは、中間位置の両端を示す。図４ａでは、前記下端４００が前記半径方向１０で最大限離隔しており、一方図４ｂでは、前記下端４００は前記半径方向１０で最大限近接している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
１つの有利な実施形態においては、前記長手要素４０は、例えばケーブル等、可撓性の長手要素４０’とされ、該可撓性長手要素４０’は、前記下端４００から前記上端４０１に至る曲線長ｌ＞Ｌｏに亘り連続して延在する。
【００２０】
したがって、前記可撓性長手要素４０’の前記下端４００が軸方向に変位すると、それに相応して該要素の所謂上端４０１が半径方向に変位する。
【００２１】
図１から３に示すように、前記角転向手段５３は、例えば、平均曲率半径Ｒの管状空隙５３０等とする空隙を備える９０度の角転向部５３’とされ、前記可撓性長手要素４０’の前記円弧状部分４０２に相当する９０度湾曲した案内要素を形成し、前記管状空隙５３０は、軸方向口５３１として知られる下方口と、半径方向口５３２として知られる上方口とを有する。
【００２２】
図４ａ、４ｂおよび４ｃに示すように、前記可撓性長手要素４０’は、少なくとも和Ｌｏ＋ｌｃに等しく、長さｌｃは前記長手要素４０’の前記円弧状部４０２の長さに見合う０．５ΠＲに等しい、前記角転向部５３’内にある曲線長ｌを有し、該曲線長ｌは和ｌＡ＋ｌＣ＋ｌＲに等しく、ｌＡおよびｌＲは、図４ｃに示すように、前記可撓性長手要素４０’のそれぞれ軸方向部分４０３および半径方向部分４０４の長さを表す。
【００２３】
本発明によれば、前記可撓性長手要素４０’の撓みに対する抵抗は、前記長手要素４０’の前記変位をもたらすのに要する力Ｆに勝り、該力Ｆは、図４ａに示すように前記可撓性長手要素４０’の前記下端４００に該長手要素の所謂「前向き」方向の変位に関して加えられる圧縮力であり、これに勝るために、軸方向経路の測定の信頼性もしくは精度を低下しかねない軸方向部分４０３または半径方向部分４０４の座屈が生起しない。
【００２４】
好都合にして、且つ図４ａおよび４ｂに示すように、前記可撓性長手要素４０’は、金属製ケーブルを形成するのが好ましい中芯４０５と、前記可撓性長手要素４０’および特に前記角転向手段５３、５３’の間の摩擦を低減することが可能な被覆または外面塗装４０６とを備える複合長手要素４０’’とされ、前記被覆４０６はテフロン製の被覆とすることが好ましい。
【００２５】
図１から３に示すように、前記固定部分５は、更に、前記フレーム３に且つ好ましくは前記フレーム３の前記横方向壁３０に固定される長手のハウジング７、好ましくは剛性のハウジングを備えることが有利とされ、該ハウジング７は、例えば平行する長手空隙を形成する少なくとも２つの平行な長手部分と、前記可撓性長手要素４０’の前記半径方向部分４０４および前記磁界源４１を収容し、該磁界源４１の半径方向案内手段を形成する、前記ハウジング７の所謂第１部分または空隙７０と、前記受け手段５０および前記変換器５１を収容する、前記ハウジング７の所謂第２部分または空隙７１とを備え、該ハウジング７は、その所謂上端７２に前記接続器を、且つその所謂下端７３に前記角転向手段５３、５３’を備える。
【００２６】
前記ハウジング７は、底部７ａおよび覆い７ｂを結合して形成されるのが好ましく、該底部７ａおよび該覆い７ｂはプラスチック材料による成型部品とし、それによって前記空隙７０、７１、前記角転向手段５３、５３’、且つおそらく前記接続器５２のプラスチック材料製の部分を形成し、前記覆い７ｂおよび前記底部７ａは、対向する雄型および雌型要素を溶接または挟着により不可逆的に結合させることが好ましい。
【００２７】
図２に示すように、前記角転向部５３’の前記軸方向口５３１は、前記可撓性長手要素４０’の前記軸方向部分４０３の一部分の軸方向案内手段を形成する軸方向管状要素５４内に開き、該軸方向管状要素５４は前記ハウジング７と一体部分を形成することが好ましい。
【００２８】
本発明によれば、前記磁界源４１は永久磁石４１’とされ、該永久磁石４１’は少なくともその高さ部分に亘り、前記第１空隙７０内で該磁石の摺動を容易にすることが可能な横方向塗装（４１０）を備えることが好ましく、該横方向塗装（４１０）は、例えば、テフロンコーティングとされる。
【００２９】
図２に示すように、前記センサ１は、前記第１空隙７０内に収容されて、前記磁界源４１または前記可撓性長手要素４０’の前記半径方向部分４０４と協働する復帰ばね８を備え、該復帰ばね８は、前記力Ｆに対向する力Ｆ’を加え、それによって、前記第１接続手段６が前記可動部分２と一体にスラスト要素６’を形成時に、該スラスト要素６’は、該部分２に嵌合するリング６０と、前記可撓性長手要素４０’の下端４００を前記圧縮力Ｆを掛けることによって前記部分２の前記「前向き」運動に押進する半径方向突出部６１とを備え、前記可撓性長手要素４０’の前記下端４００は、前記部分２の所謂「復帰」運動中、前記半径方向突出部６１と接触状態を続ける。
【００３０】
図４ａおよび４ｂに示すように、前記角転向手段５３は、９０度の円環面四半分を形成するスリーブ５３’’を備え、該スリーブ５３’’は、前記ハウジング７の対応する空隙と協働し、該スリーブ５３’’は前記管状空隙５３０を備え、該スリーブ５３’’は前記復帰ばね８の停止材を形成することが可能とされる。
【００３１】
本発明によれば、前記磁界源４１の、前記固定された受け手段５０に関して可動な、一定の位置に関する前記主信号は、抵抗、容量、インピーダンスから選択される回路の電気的変数の測定値に相応する。
【００３２】
前記電気的信号Ｓはリニア信号ＳＬとされ、該リニア信号ＳＬは、電子的手段または校正を使用し、前記部分の前記経路の変化ΔＬによる信号Ｓの変化ΔＳＬの比ΔＳＬ／ΔＬが一定となるように前記電気的信号Ｓを処理することによって得ることが可能とされる。
【００３３】
図３に示すように、前記センサ１の前記固定部分５は、中間支持材９を介してフレーム３と一体とされる。前記支持材９は、前記横方向壁３０に複数の固定手段９０によって組み付けられた軸方向部分９１および半径方向部分９２を備える。
【００３４】
本発明の更に別の目的は、本発明によるセンサを自動車用装置もしくは機器類、例えば制動装置もしくは動力援助式制動装置におけるセンサの使用にある。
【００３５】
特段に有利な使用においては、前記可動部分２はピストン２’とされ、且つ前記フレーム３は、マスターシリンダおよび／またはエアブレーキブースタ３’とされ、前記マスターシリンダおよび／または前記サーボユニット３’内における前記ピストン２’の軸方向変位を検出する。
【００３６】
実施形態
図１から４ｂは、本発明によるリニアセンサ１の実施形態を構成する。
【００３７】
図３は、更に、そのようなセンサの制動装置における使用を示す。
【００３８】
発明の利点
本発明による装置は、多数の利点を有する。同装置は、縮減された空間要件における設置を可能とする。同装置は、前記フレーム３および前記可動部分２を含むアセンブリに取付けの前に別個に試験することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明によるリニアセンサの斜視図である。
【図２】固定部分の覆いを取り除いた状態の、図１と同様の図である。
【図３】ニューマチックサーボユニットのフレームに支持材を介して一体としたリニアセンサを示す斜視図である。
【図４】図４ａは図１のリニアセンサの主な機能的要素を示す模式的断面図である。図４ｂは図１のリニアセンサの主な機能的要素を示す模式的断面図である。図４ｃは図１のリニアセンサの主な機能的要素を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  リニアセンサ
１０  半径方向
２  可動部分
２’  ピストン
２０  軸方向
３  フレーム
３’  サーボユニットまたはマスターシリンダ
３０  横方向壁
４  １の可動部分
４０  長手要素
４０’  可撓性長手要素
４０’’  複合要素
４００  下端
４０１  上端
４０２  ４０の円弧状部分
４０３  ４０の軸方向部分
４０４  ４０の半径方向部分
４０５  中芯
４０６  外部被覆
４１  磁界源
４１’  永久磁石
４１０  横方向塗装
４２  第２接続手段
５  １の固定部分
５０  受け手段
５１  変換器
５２  接続器
５３  角転向手段
５３’  ９０度の角転向部
５３’’  ５３を形成するスリーブ
５３０  管状空隙
５３１  軸方向下部口
５３２  半径方向上部口
５４  軸方向管状要素
６  第１接続手段
６’  スラスト要素
６０  ２に固定するリング
６１  半径方向突出部
７  １の剛性ハウジング
７ａ  ７の底部
７ｂ  覆い
７０  第１部分または空隙
７１  第２部分または空隙
７２  上端
７３  下端
８  復帰ばね
９  １の支持材
９０  ３、３０への固定手段
９１  軸方向部分
９２  半径方向部分
【図１】
2009150878.tif 000003
【図２】
2009150878.tif 000004
【図３】
2009150878.tif 000005
【図４】
2009150878.tif 000006
【外国語明細書】
2009150878000001.pdf