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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hubbetragerkennungsvorrichtung, welche einen Hubbetrag oder Bewegungsbetrag eines zu erkennenden Objekts oder an einem zu erkennenden Objekt (Detektionsobjekt) erkennt.
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Es ist eine Hubbetragerkennungsvorrichtung bekannt, welche einen Magneten als ein Magnetfelderzeugungsmittel und ein Magnetismuserkennungselement aufweist, welches im Zusammenhang mit einer Linearbewegung eines Detektionsobjekts oder zu erkennenden Objekts relativ zu dem Magneten bewegt wird, um eine Änderung eines Magnetfelds zu erfassen, sodass ein Hubbetrag oder Bewegungsbetrag des Detektionsobjekts auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Magnetismuserkennungselement erkennbar wird. Wie beispielsweise in beigefügter
6 gezeigt, sind bei einer Vorrichtung
60, wie sie in der
JP-2008-45919-A beschrieben ist, vier Magnete
62a,
62b,
63a,
63b auf zwei gegenüberliegenden Seiten innerhalb eines Hubbereichs angeordnet. Die Polaritäten der gegenüberliegenden Magneten weisen in die gleiche Richtung und die Polaritäten von benachbarten Magneten auf der einen Seite und der anderen Seite des Hubbereichs liegen in entgegen gesetzten Richtungen. Aus diesem Grund ist eine Richtung eines Magnetflusses (Pfeile in
6) auf der einen Seite umgekehrt zu derjenigen auf der anderen Seite des Hubbereichs. Weiterhin ist ein Magnetismuserkennungselement
61x zwischen den gegenüberliegenden Magneten angeordnet.
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Wenn eine magnetische/magnetisierbare Fremdsubstanz, beispielsweise Eisenpulver in die Vorrichtung gemäß der
JP2008-45919A eintritt, kann davon ausgegangen werden, dass das Eisenpulver (Fe in
6) zwischen den einander gegenüberliegenden Magneten angezogen wird, wie in
6 gezeigt. Bei dem Vorgang des Festsetzens des Eisenpulvers Fe lagert sich zunächst das Eisenpulver Fe allmählich an den Oberflächen der gegenüberliegenden Magnete ab. Zum Zeitpunkt dieser Abscheidung oder Anlagerung wird ein Spalt zwischen dem Magneten aufgrund des Eisenpulvers Fe zunehmend schmäler, sodass der Magnetfluss zunehmen kann. Wenn sich weiteres Eisenpulver Fe abscheidet oder niederschlägt und wenn der Spalt zwischen den gegenüberliegenden Magneten überbrückt wird, wie in
6 gestrichelt dargestellt, verschwindet der Magnetfluss. Auf diese Weise kann sich aufgrund der Anhaftung von magnetischen Fremdkörpern oder Fremdstoffen, beispielsweise Eisenpulver, die Eigenschaften der Vorrichtung gemäß der
JP2008-45919A ändern und die Erkennungsgenauigkeit der Vorrichtung kann sich verringern.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hubbetragerkennungsvorrichtung zu schaffen, bei der Einflüsse auf die Erkennungsgenauigkeit aufgrund der Anhaftung magnetischer oder magnetisierbarer Fremdkörper oder Fremdstoffe, beispielsweise Eisenpulver, verringert oder beseitigt sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung eine Hubbetragerkennungsvorrichtung vorgesehen zur Erkennung des Hubs oder Bewegungswegs eines Erkennungsobjekts, welches sich geradlinig bewegt, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Magnetismuserkennungseinheit, welche eine Magnetismuserfassungsoberfläche aufweist und auf einer geradlinigen Achse in Übereinstimmung mit der geradlinigen Bewegung des Erkennungsobjekts verschoben wird; und eine erste Magnetfelderzeugungseinheit und eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit, welche an einer Seite der geradlinigen Achse angeordnet sind. Die Magnetismuserkennungseinheit wird relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit verschoben. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit und die zweite Magnetfelderzeugungseinheit sind derart angeordnet, dass sie in Richtung des Hubs voneinander beabstandet und einander gegenüberliegend sind. Ein Magnetpol der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und ein Magnetpol der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, welche einander gegenüberliegen, sind mit unterschiedlichen Polaritäten magnetisiert. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit und die zweite Magnetfelderzeugungseinheit sind so angeordnet, dass ein Abstand zwischen einem Spaltende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und einem Spaltende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, die entfernter von der geradlinigen Achse liegen, kleiner ist, als ein Abstand zwischen einem offenen Ende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und einem offenen Ende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, welche näher an der geradlinigen Achse liegen. Die Magnetismuserkennungseinheit kann einen Hubbetrag des Erkennungsobjekts auf der Grundlage eines Magnetflusses erkennen, der zwischen dem offenen Ende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und dem offenen Ende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit erzeugt wird.
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Gemäß eines zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist eine Hubbetragerkennungsvorrichtung vorgesehen zur Erkennung des Hubs oder Bewegungswegs eines Erkennungsobjekts, welches sich geradlinig bewegt, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Magnetismuserkennungseinheit, welche eine Magnetismuserfassungsoberfläche aufweist und auf einer geradlinigen Achse in Übereinstimmung mit der geradlinigen Bewegung des Erkennungsobjekts verschoben wird; und eine erste Magnetfelderzeugungseinheit und eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit, welche an einer Seite der geradlinigen Achse angeordnet sind. Die Magnetismuserkennungseinheit wird relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit verschoben. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit und die zweite Magnetfelderzeugungseinheit sind derart angeordnet, dass sie in Richtung des Hubs voneinander beabstandet und einander gegenüberliegend sind. Ein Magnetpol der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und ein Magnetpol der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, welche einander gegenüberliegen, sind mit unterschiedlichen Polaritäten magnetisiert. Eine erste Magnetflussübertragungseinheit ist aus einem magnetischen Material gebildet, wobei ein Anschlussende der ersten Magnetflussübertragungseinheit mit einem Ende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit in Verbindung ist, welches weiter entfernt von der geradlinigen Achse ist. Eine zweite Magnetflussübertragungseinheit ist aus einem magnetischen Material gebildet, wobei ein Anschlussende der zweiten Magnetflussübertragungseinheit mit einem Ende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit verbunden ist, welches entfernter von der geradlinigen Achse liegt. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit, die zweite Magnetfelderzeugungseinheit, die erste Magnetflussübertragungseinheit und die zweite Magnetflussübertragungseinheit sind so angeordnet, dass ein Abstand zwischen einem Spaltende der ersten Magnetflussübertragungseinheit an dem entgegengesetzten Ende zu dem Anschlussende der ersten Magnetflussübertragungseinheit und einem Spaltende der zweiten Magnetflussübertragungseinheit an dem entgegengesetzten Ende zu dem Anschlussende der zweiten Magnetflussübertragungseinheit kleiner ist, als ein Abstand zwischen einem offenen Ende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und einem offenen Ende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, welche näher an der geradlinigen Achse liegen. Die Magnetismuserkennungseinheit kann einen Hubbetrag des Erkennungsobjekts auf der Grundlage eines Magnetflusses erkennen, der zwischen dem offenen Ende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und dem offenen Ende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit erzeugt wird.
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
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Es zeigt:
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1A schematisch die Anhaftung von Eisenpulver bei einer Hubbetragerkennungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
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1B schematisch die Anhaftung von Eisenpulver bei einer Hubbetragerkennungsvorrichtung gemäß einer zweiter Ausführungsform;
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1C schematisch die Anhaftung von Eisenpulver bei einer Hubbetragerkennungsvorrichtung gemäß einer dritter Ausführungsform;
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2 ein Blockdiagramm des Gesamtaufbaus eines Systems, bei dem die Hubbetragerkennungsvorrichtung der ersten Ausführungsform anwendbar ist;
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3A in einer grafischen Darstellung Ausgangscharakteristika der Hubbetragerkennungsvorrichtung der ersten Ausführungsform;
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3B in einer grafischen Darstellung eine Ausgangsänderung eine Ausgangsänderung der Hubbetragerkennungsvorrichtung der ersten Ausführungsform aufgrund der Anhaftung von Eisenpulver;
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4 schematisch die Anhaftung von Eisenpulver bei einer Hubbetragerkennungsvorrichtung gemäß einer vierter Ausführungsform;
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5 eine schematische Darstellung einer Hubbetragerkennungsvorrichtung gemäß eines Vergleichsbeispiels; und
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6 eine schematische Darstellung der Anhaftung von Eisenpulver bei einer Hubbetragerkennungsvorrichtung nach dem Stand der Technik.
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Eine Hubbetragerkennungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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<Erste Ausführungsform>
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Eine erfindungsgemäße Hubbetragserkennungsvorrichtung kann bei Teilen oder Abschnitten eines Fahrzeugs angewendet werden, welche Hub- oder Linearbewegungen ausführen, beispielsweise bei einem Schaltgetriebe, einem Gaspedal, einer Bremse etc., um einen Hub- oder Bewegungsbetrag zu erkennen, wobei der bewegte oder sich bewegende Abschnitt oder das bewegte oder sich bewegende Teil ein zu erkennendes Objekt oder Erkennungsobjekt (Detektionsobjekt) ist. Wie in 2 dargestellt, weist eine Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 einen ersten Magneten 21 auf, der als „erstes Magnetfelderzeugungsmittel (Magnetfelderzeugungseinheit)“ dient, sowie einen zweiten Magneten 22, der als „zweites Magnetfelderzeugungsmittel (Magnetfelderzeugungseinheit)“ dient und ein magnetoresistives Element 5, welches als „Magnetismuserkennungsmittel (Magnetismuserkennungseinheit)“ dient.
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Das magnetoresistive Element 5 ist auf einem nicht gezeigten Substrat angeordnet. Dieses Element 5 wird relativ zu dem Magneten 21 und 22 abhängig von einer Linearbewegung eines Hubabschnitts 3a eines Linearstellglieds 3 verschoben (Pfeile nach rechts und links in 2), um einen Hubbetrag zu erkennen. Der erkannte Hubbetrag wird an eine Motorsteuereinheit (ECU) 10 ausgegeben. Auf der Grundlage des Hubbetrags, der von der Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 ausgegeben wird, kann die ECU 10 eine Rückkopplungssteuerung an dem linearen Stellglied 3 durchführen.
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Der Aufbau der Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 wird unter Bezugnahme auf 1A beschrieben. Eine Ortskurve, entlang der das magnetoresistive Element 5 relativ zu den Magneten 21, 22 verschoben wird, sei als „geradlinige Achse x“ bezeichnet. Eine gerade Linie senkrecht zur der geradlinigen Achse x, um einen Referenzwert (Null) des Hubbetrags zu definieren, ist als „Referenzachse y“ bezeichnet. Der Hubbetrag, mit dem das magnetoresistive Element 5 relativ zur Referenzachse y in 1A (und den nachfolgenden, 1A entsprechenden Figuren) zur rechten Seite verschoben wird, ist durch einen positiven Wert angegeben. Der Hubbetrag, um den das magnetoresistive Element 5 relativ zur Referenzachse y in 1A nach links verschoben wird, ist mit einem negativen Wert angegeben. Die Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 enthält im Wesentlichen den ersten Magneten 21, den zweiten Magneten 22 und das magnetoresistive Element 5. Die Querschnittsformen des ersten Magneten 21 und des zweiten Magneten 22 in der Ansicht von 1 sind Rechtecke. Der erste Magnet 21 und der zweite Magnet 22 liegen an einer Seite (der unteren Seite in 1A) relativ zu der geradlinigen Achse x und symmetrisch bezüglich der Referenzachse y, sowie jeweils schräg zur Referenzachse y. Der erste Magnet 21 ist so magnetisiert, dass er an einer offenen Endseite 21a einen Nordpol (N) und an einer Spaltendseite 21b einen Südpol (S) hat. Der zweite Magnet 22 ist entgegengesetzt magnetisiert, das heißt, er hat an der offenen Endseite 22a den Südpol und an der Spaltendseite 22b den Nordpol. Folglich sind die ersten und zweiten Magnete 21 und 22 so magnetisiert, dass ihre zueinander entgegen gesetzten Magnetpole jeweils zueinander unterschiedliche Magnetismen (Polaritäten) haben.
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Die offenen Enden 21a und 22a liegen näher an der geradlinigen Achse x und die Spaltenden 21b und 22b liegen weiter entfernt von der geradlinigen Achse x. Ein Abstand zwischen dem offenen Ende 21a und dem offenen Ende 22a ist relativ hoch und ein Abstand zwischen dem Spaltende 21b und dem Spaltende 22b ist relativ klein. Ein schmaler Luftspalt 4 ist somit zwischen dem Spaltende 21b und dem Spaltende 22b gebildet. Im Bereich des schmalen Luftspalts 4 liegen der N-Pol des Magneten 22 und der S-Pol des Magneten 21 relativ nahe beieinander, sodass ein relativ starker Magnetfluss erzeugt wird.
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Wie durch die Pfeile in 1A angegeben, wird ein Magnetflussvektor vom offenen Ende 21a des ersten Magneten 21 in Richtung des offenen Endes 22a des zweiten Magneten 22 erzeugt. Die Richtung dieses Magnetflussvektors ändert sich kontinuierlich von einer Seite zur anderen Seite eines Hubbereichs. Das magnetoresistive Element 5 wird relativ zu dem Magneten 21 und 22 auf der geradlinigen Achse x verschoben, um die Richtung des Magnetflussvektors durch eine Magnetismuserfassungsoberfläche 5a zu erkennen. Das Element 5 gibt ein Signal gemäß 3A aus. Die Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 erkennt den Hubbetrag des Abschnitts 3a, der das Erkennungsobjekt ist, basierend auf dem Ausgangssignal des magnetoresistiven Elements 5.
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Wird angenommen, dass Fremdkörper oder Fremdstoffe, beispielsweise Eisenpulver Fe in die Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 eintritt, wird das Eisenpulver Fe, welches in die Vorrichtung 1 eingedrungen ist, durch den starken Magnetfluss an den Luftspalt 4 angezogen, um sich bevorzugt an den Spaltenden 21b und 22b abzusetzen, sodass ein Anheften des Eisenpulvers Fe an den offenen Enden 21a und 22a verhindert ist. Die Richtung des Magnetflussvektors zwischen dem offenen Ende 21a und dem offenen Ende 22a ändert sich nicht, da sich das Eisenpulver Fe primär an den Spaltenden 21b und 22b festsetzt. Daher wird die Erkennungsgenauigkeit der Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 beibehalten, ohne dass Einflüsse auf den Ausgang des magnetoresistiven Elements 5 vorliegen.
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3B ist eine grafische Darstellung, in welcher ein Vergleich zwischen einer Ausgangsänderung aufgrund der Anhaftung von Eisenpulver zwischen der ersten Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel gemacht ist. In dem Vergleichsbeispiel sind gemäß 5 ein erster Magnet 121 und ein zweiter Magnet 122 parallel zu einer Referenzachse y’ angeordnet und ein Abstand zwischen einem offenen Ende 121a und einem offenen Ende 122a und ein Abstand zwischen einem Spaltende 121b und einem Spaltende 122b ist gleich. Somit wird kein kleiner Luftspalt gebildet. Im Ergebnis setzt sich Eisenpulver Fe (auch) an den offenen Enden 121a und 122a fest, sodass die Richtung eines Magnetflussvektors (Pfeile in 5) geändert werden kann. In 3B gibt eine Linie S0 eine Ausgangsänderung in Relation zu der Menge an Eisenpulver bei dem Vergleichsbeispiel an und eine Linie S1 zeigt eine Ausgangsänderung in Relation zu der Menge an Eisenpulver bei der ersten Ausführungsform. Wie sich aus 3B ergibt, zeigt die erste Ausführungsform mit dem kleinen Luftspalt 4 einen ganz erheblichen Effekt bei der Unterbindung einer Ausgangsänderung.
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Zweite bis vierte Ausführungsformen werden nachfolgend weiter unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In den weiteren Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander im Wesentlichen entsprechende Teile und eine nochmalige Beschreibung erfolgt nicht.
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<Zweite Ausführungsform>
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Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 1B haben ein erster Magnet 23 und ein zweiter Magnet 24 im Schnitt und in der Ansicht von 1 eine Kreisbogenform, wobei die Kreisbögen über annähernd 90 Grad verlaufen und die Magnete 23, 24 liegen symmetrisch bezüglich der Referenzachse y. Der erste Magnet 23 ist an seiner offenen Endseite 23a mit einem N-Pol magnetisiert und an der Spaltendseite 23b mit einem S-Pol. Der zweite Magnet 24 ist entsprechend hierzu an der offenen Endseite 24a mit dem S-Pol magnetisiert und an der Spaltendseite 24b mit dem N-Pol.
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Ein Abstand zwischen dem offenen Ende 23a und dem offenen Ende 24a ist relativ groß und ein Abstand oder eine Strecke zwischen dem Spaltende 23b und dem Spaltende 24b ist relativ gering. Die offenen Enden 23a, 24a liegen näher an der geradlinigen Achse x und die Spaltenden 23b und 24b liegen weiter entfernt von der geradlinigen Achse x. Zwischen dem Spaltende 23b und dem Spaltende 24b ist der kleine Luftspalt 4 gebildet. An dem kleinen Luftspalt 4 liegen der N-Pol des Magneten 24 und der S-Pol des Magneten 23 einander auf kurze Strecke gegenüber, sodass ein relativ starker Magnetfluss erzeugt wird.
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Eisenpulver Fe (oder andere magnetische/magnetisierbare Fremdstoffe oder Fremdkörper), welches in die Vorrichtung 1 eingedrungen ist, wird durch den starken Magnetfluss am schmalen Luftspalt 4 angezogen, und somit bevorzugt an den Spaltenden 23b, 24b festgesetzt und ein Festsetzen des Eisenpulvers Fe an den offenen Enden 23a und 24a wird damit verhindert. Die Richtung des Magnetflussvektors (Pfeile in 1B) zwischen dem offenen Ende 23a und dem offenen Ende 24a ändern sich nicht, da das Eisenpulver Fe im Bereich der Spaltenden 23b, 24b liegt. Daher wird die Erkennungsgenauigkeit der Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 aufrecht erhalten, ohne dass Einflüsse auf den Ausgang des magnetoresistiven Elements 5 vorliegen.
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<Dritte Ausführungsform>
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Bei der dritten Ausführungsform gemäß 1C haben ein erster Magnet 25 und ein zweiter Magnet 26 in der Ansicht von 1C einen L-förmigen Querschnitt und sie liegen symmetrisch bezüglich der Referenzachse y. Der erste Magnet 25 ist an der offenen Endseite 25a mit dem N-Pol und an der Spaltendseite 25b mit dem S-Pol versehen. Der zweite Magnet 26 ist an der offenen Endseite 26a mit dem S-Pol und an der Spaltendseite 36b mit dem N-Pol versehen. Somit sind die ersten und zweiten Magnete 25, 26 so magnetisiert, dass ihre gegenüberliegenden Magnetpole zueinander unterschiedliche Polaritäten haben.
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Die offenen Enden 25a und 26a liegen näher an der geradlinigen Achse x und die Spaltenden 25b und 26b liegen weiter entfernt von der geradlinigen Achse x. Ein Abstand zwischen dem offenen Ende 25a und dem offenen Ende 26a ist relativ groß und ein Abstand zwischen dem Spaltende 25b und dem Spaltende 26b ist relativ gering. Zwischen dem Spaltende 25b und dem Spaltende 26b wird daher der kleine Luftspalt 4 gebildet. An dem schmalen Luftspalt 4 liegen der N-Pol des Magneten 26 und der S-Pol des Magneten 25 einander über eine kurze Strecke gegenüber, sodass ein relativ starker Magnetfluss erzeugt wird.
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Eisenpulver Fe oder andere Fremdstoffe oder Fremdkörper, welche in die Vorrichtung 1 eingedrungen sind, werden aufgrund des starken Magnetflusses am schmalen Luftspalt 4 angezogen und setzen sich bevorzugt an den Spaltenden 25b und 26b fest und das Festsetzen von Eisenpulver Fe an den offenen Enden 25a, 26a wird damit verhindert. Die Richtung des Magnetflussvektors (Pfeile in 1C) zwischen dem offenen Ende 25a und dem offenen Ende 26a ändern sich nicht, da sich das Eisenpulver Fe an den Spaltenden 25b und 26b niederschlägt. Daher wird die Erkennungsgenauigkeit der Hubbetragerkennungsvorrichtung beibehalten, ohne dass Einflüsse auf den Ausgang des magnetoresistiven Elements 5 vorliegen.
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<Vierte Ausführungsform>
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Wie in 4 gezeigt, ist bei der vierten Ausführungsform ein erstes Joch 31 (erstes Magnetflussübertragungsmittel (erste Magnetflussübertragungseinheit)) mit einem Anschlussende 21d des ersten Magneten 21 verbunden und ein zweites Joch 32 (zweites Magnetflussübertragungsmittel (zweite Magnetflussübertragungseinheit)) ist mit einem Anschlussende 22d des zweiten Magneten 22 verbunden. Der erste Magnet 21 und der zweite Magnet 22 haben jeweils rechteckige Querschnittsform und liegen symmetrisch bezüglich der Referenzachse y, sowie im Wesentlichen parallel zu der Referenzachse y. Der erste Magnet 21 ist an der offenen Endseite 21a mit dem N-Pol magnetisiert und an der Verbindungsendseite 21d mit dem S-Pol. Der zweite Magnet 22 ist an der offenen Endseite 22a mit dem S-Pol magnetisiert und an der Verbindungsendseite 22d mit dem N-Pol. Folglich sind die ersten und zweiten Magnete 21, 22 so magnetisiert, dass ihre gegenüberliegende Magnetpole zueinander unterschiedliche Polarisierungen haben.
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Das erste Joch 31 und das zweite Joch 32 sind aus einem magnetischen Material, beispielsweise einem Stahlmaterial und haben jeweils in der Draufsicht gemäß 4 eine L-Form. Die Joche 31 und 32 liegen symmetrisch bezüglich der Referenzachse y. Anschlussenden 31d, 32d sind mit dem Magneten 21 und 22 (den dortigen Anschlussende 21d und 22d) in Verbindung oder Anlage, um den von den Magneten 21, 22 erzeugten Magnetfluss weiterzuleiten. Somit kann ein Spaltende 31c des ersten Jochs 31 als Pseudo-S-Pol betrachtet werden und ein Spaltende 32c des zweiten Jochs 32 als Pseudo-N-Pol.
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Die jeweiligen offenen Endseiten 21a, 22a der Magnete 21, 22 liegen näher an der geradlinigen Achse x und die jeweiligen Spaltenden 31c, 32c der Joche 31, 32 liegen weiter entfernt von der geradlinigen Achse. Weiterhin ist ein Abstand zwischen dem offenen Ende 21a und dem offenen Ende 22a der Magnete 21 und 22 relativ groß und ein Abstand zwischen dem Spaltende 31c und dem Spaltende 32c der Joche 31 und 32 ist relativ gering. Folglich wird zwischen dem Spaltende 31c und dem Spaltende 32c der schmale Luftspalt 4 gebildet und in dem schmalen Luftspalt 4 wird der relativ starke Magnetfluss erzeugt.
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Das Eisenpulver Fe oder ein sonstiger magnetisierbarer oder magnetischer Fremdkörper oder Fremdstoff, der in die Vorrichtung 1 eingedrungen ist, wird von dem starken Magnetfluss am schmalen Luftspalt 4 angezogen, sodass sich das Eisenpulver Fe bevorzugt an den Spaltenden 31c und 32c der Joche 31 und 32 festsetzt und ein Festsetzen des Eisenpulvers Fe an den offenen Enden 21a und 22a der Magnete 21 und 22 verhindert ist. Die Richtung des Magnetflussvektors (Pfeile in 4) zwischen dem offenen Ende 21 und dem offenen Ende 22a der Magnete 21, 22 ändert sich nicht, da sich das Eisenpulver Fe im Bereich der Spaltenden 31c, 32c befindet. Damit wird die Erkennungsgenauigkeit der Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 beibehalten, ohne dass Einflüsse auf den Ausgang des magnetoresistiven Elements 5 vorliegen.
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Bei der vierten Ausführungsform kann durch die Kombination der Magnete 21, 22 und der Joche 31, 32 eine einfache Formgebung der Magnete 21, 22 gewählt werden und weiterhin eine Einstellung der Größe des kleinen Luftspalts 4 problemlos vorgenommen werden.
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Abwandlungen der obigen Ausführungsformen seien noch beschrieben.
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Die Erfindung soll nicht durch die obigen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern es sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung unterschiedlichste Abwandlungen und Weiterbildungen möglich.
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Obgleich in den obigen Ausführungsformen der erste Magnet und der zweite Magnet beziehungsweise das erste Joch und das zweite Joch symmetrisch bezüglich der Referenzachse y angeordnet sind, kann auch eine unsymmetrische Anordnung bezüglich der Referenzachse y vorliegen. Weiterhin sind die konkreten Formgebungen nicht auf exakt diejenigen gemäß der obigen Ausführungsformen beschränkt. Weiterhin müssen der erste Magnet und der zweite Magnet und das erste Joch und das zweite Joch nicht notwendigerweise die gleichen magnetischen Eigenschaften haben.
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Als Magneterkennungsmittel oder Magneterkennungseinheit kann anstelle des magnetoresistiven Elements ein Hallelement verwendet werden. Im Fall des Hallelements ändert sich die erkannte Magnetflussdichte aufgrund der Anhaftung von Eisenpulver am Spaltende um einen bestimmten Betrag. Folglich kann die erkannte Magnetflussdichte durch eine Korrektureinrichtung korrigiert werden. Die Magnetisierungsrichtung des Magneten ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise können N-Pol und S-Pol in den obigen Ausführungsformen umgekehrt werden. Zusätzlich kann anstelle der Rechteckform der Magnete bei der ersten Ausführungsform der Magnet auch in einer Diagonalrichtung magnetisiert sein.
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Die nach Richtung und/oder Betrag zu erfassende Bewegung oder der Hub muss nicht geradlinig/linear sein, sondern kann auch eine Bewegung oder ein Hub auf einer kreisbogenförmigen oder sonst wie gekrümmten Bahn sein. Dies bedingt gegebenenfalls andere und/oder zusätzliche Anordnungen von Magneten, wobei jedoch die erfindungsgemäßen Wirkprinzipien beibehalten bzw. angewendet werden können.
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Insoweit zusammenfassend ist gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung eine Hubbetragerkennungsvorrichtung vorgesehen zur Erkennung des Hubs oder Bewegungswegs eines Erkennungsobjekts 3a, welche sich geradlinig bewegt, wobei die Vorrichtung 1 aufweist: eine Magnetismuserkennungseinheit 5, welche eine Magnetismuserfassungsoberfläche 5a aufweist und auf einer geradlinigen Achse x in Übereinstimmung mit der geradlinigen Bewegung des Erkennungsobjekts 3a verschoben wird; und eine erste Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26, welche an einer Seite der geradlinigen Achse x angeordnet sind. Die Magnetismuserkennungseinheit 5 wird relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26 verschoben. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und die zweite Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26 sind derart angeordnet, dass sie in Richtung des Hubs voneinander beabstandet und einander gegenüberliegend sind. Ein Magnetpol der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und ein Magnetpol der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26, welche einander gegenüberliegen, sind mit unterschiedlichen Polaritäten magnetisiert. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und die zweite Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26 sind so angeordnet, dass ein Abstand zwischen einem Spaltende 21b, 23b, 25b der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und einem Spaltende 22b, 24b, 26b der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26, die entfernter von der geradlinigen Achse x liegen, kleiner ist, als ein Abstand zwischen einem offenen Ende 21a, 23a, 25a der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und einem offenen Ende 22a, 24a, 26a der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26, welche näher an der geradlinigen Achse x liegen. Die Magnetismuserkennungseinheit 5 kann einen Hubbetrag des Erkennungsobjekts 3a auf der Grundlage eines Magnetflusses erkennen, der zwischen dem offenen Ende 21a, 23a, 25a der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21, 23, 25 und dem offenen Ende 22a, 24a, 26a der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22, 24, 26 erzeugt wird.
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Folglich wird der schmale Luftspalt 4 in Form eines relativ kleinen Freiraums zwischen den Spaltenden 21b, 22b; 23b, 24b; 25b, 26b gebildet. An dem kleinen Luftspalt 4 liegen der N-Pol des einen Magneten und der S-Pol des anderen Magneten einander über eine kurze Strecke dazwischen gegenüber, sodass ein relativ starker Magnetfluss erzeugt wird. Tritt ein magnetischer oder magnetisierbarer Fremdkörper oder Fremdstoff in die Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 ein, wird dieser Fremdkörper oder Fremdstoff, der in die Vorrichtung 1 eingedrungen ist, von dem starken Magnetfluss an dem kleinen Luftspalt 4 angezogen und setzt sich bevorzugt an den Spaltenden 21b, 22b; 23b, 24b; 25b, 26b nieder und das Anhaften der Substanz an den offenen Enden 21a, 22a; 23a, 24a; 25a, 26a wird verhindert. Folglich ist der Einfluss der Substanz oder des Fremdkörpers auf den Magnetflussvektor der offenen Endseite 21a, 22a; 23a, 24a; 25a, 26a verringert, sodass die Erkennungsgenauigkeit der Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 beibehalten wird.
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Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Hubbetragerkennungsvorrichtung vorgesehen zur Erkennung des Hubs oder Bewegungswegs eines Erkennungsobjekts 3a, welche sich geradlinig bewegt, wobei die Vorrichtung 1 aufweist: eine Magnetismuserkennungseinheit 5, welche eine Magnetismuserfassungsoberfläche 5a aufweist und auf einer geradlinigen Achse x in Übereinstimmung mit der geradlinigen Bewegung des Erkennungsobjekts 3a verschoben wird; und eine erste Magnetfelderzeugungseinheit 21 und eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit 22, welche an einer Seite der geradlinigen Achse x angeordnet sind. Die Magnetismuserkennungseinheit 5 wird relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21 und der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22 verschoben. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit 21 und die zweite Magnetfelderzeugungseinheit 22 sind derart angeordnet, dass sie in Richtung des Hubs voneinander beabstandet und einander gegenüberliegend sind. Ein Magnetpol der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21 und ein Magnetpol der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22, welche einander gegenüberliegen, sind mit unterschiedlichen Polaritäten magnetisiert. Eine erste Magnetflussübertragungseinheit 31, ist aus einem magnetischen Material gebildet, wobei ein Anschlussende 31e der ersten Magnetflussübertragungseinheit 31 mit einem Ende 21d der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21 in Verbindung ist, welches weiter entfernt von der geradlinigen Achse x ist. Eine zweite Magnetflussübertragungseinheit 32, ist aus einem magnetischen Material gebildet, wobei ein Anschlussende 32d der zweiten Magnetflussübertragungseinheit 32 mit einem Ende 22d der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22 verbunden ist, welche entfernter von der geradlinigen Achse x liegt. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit 21, die zweite Magnetfelderzeugungseinheit 22, die erste Magnetflussübertragungseinheit 31 und die zweite Magnetflussübertragungseinheit 32 sind so angeordnet, dass ein Abstand zwischen einem Spaltende 31c der ersten Magnetflussübertragungseinheit 31 an dem entgegengesetzten Ende zu dem Anschlussende 31d der ersten Magnetflussübertragungseinheit 31 und einem Spaltende 32c der zweiten Magnetflussübertragungseinheit 32 an dem entgegengesetzten Ende zu dem Anschlussende 32d der zweiten Magnetflussübertragungseinheit 32 kleiner ist, als ein Abstand zwischen einem offenen Ende 21a der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21 und einem offenen Ende 22a der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22, welche näher an der geradlinigen Achse x liegen. Die Magnetismuserkennungseinheit 5 kann einen Hubbetrag des Erkennungsobjekts 3a auf der Grundlage eines Magnetflusses erkennen, der zwischen dem offenen Ende 21a der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 21 und dem offenen Ende 22a der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 22 erzeugt wird.
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Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im Unterschied zum ersten Aspekt der Erfindung der kleine Luftspalt 4 zwischen den Spaltenden 31c, 32c der Magnetflussübertragungsmittel (Magnetflussübertragungseinheiten) 31, 32 gebildet, welche in magnetischer Verbindung mit den Magnetfelderzeugungsmitteln (Magnetfelderzeugungseinheiten) 21, 22 sind, sodass ein im Wesentlichen der gleiche Effekt wie beim ersten Aspekt erzeugt wird. Aufgrund der Kombination der Magnetfelderzeugungsmittel 21, 22 und der Magnetflussübertragungsmittel 31, 32 können die Magnetflusserzeugungsmittel (die Magnete) 21, 22 einfache Formen haben und der Abstand, also die Spaltgröße des kleinen Luftspalts 4 kann einfach eingestellt werden.
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Die Magnetismuserkennungseinheit 5 kann ein magnetoresistives Element 5 sein. Die Richtung des Magnetflussvektors vom offenen Ende 21a, 23a, 24a der ersten Magnetfelderzeugungseinheit oder des ersten Magnetfelderzeugungsmittels 21, 23, 25 in Richtung des offenen Endes 22a, 24a, 26a der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit (des zweiten Magnetfelderzeugungsmittels) 22, 24, 26 ändert sich kontinuierlich von einer Seite zur anderen Seite des Hubbereichs. Das magnetoresistive Element 5 wird relativ zu den Magneten 21, 22; 23, 24; 25, 26 auf der geradlinigen Achse x verschoben, um die Richtung des Magnetflussvektors durch die Magnetismuserfassungsoberfläche 5a zu erkennen.
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Wenn ein Hallelement, welches die Magnetflussdichte des Magnetflussvektors erkennt, als Magnetismuserkennungsmittel oder Magnetismuserkennungseinheit 5 verwendet wird, kann die Magnetflussdichte des Magnetflussvektors der offenen Endseite 21a, 22a; 23a, 24a; 25a, 26a bis zu einem bestimmten Betrag durch eine oder magnetisierbare Fremdstoffsubstanz an den Spaltenden 21b, 22b; 23b, 24b; 25b, 26b, 31c, 32c der Magnetfelderzeugungsmittel 21, 22, 23, 24, 25, 26 oder Magnetflussübertragungsmittel 31, 32 beeinflusst werden. Um die Erkennungsgenauigkeit beizubehalten, benötigt der erkannte Ausgang beispielsweise durch entsprechende Korrektureinrichtungen eine Korrektur. Wenn, im Gegensatz hierzu, als Magnetismuserkennungsmittel oder Erkennungseinheit das magnetoresistive Element 5 verwendet wird, ändert sich die Richtung des Magnetflussvektors an der offenen Endseite 21a, 22a, 23a, 24a; 25a, 26a nicht, wenn sich magnetische Fremdkörper an den Spaltenden 21b, 22b; 23b, 24b; 25b, 26b; 31c, 32c festsetzen. Daher wird die Erkennungsgenauigkeit der Hubbetragerkennungsvorrichtung 1 beibehalten, ohne dass Einflüsse auf den Ausgang des magnetoresistiven Elements 5 vorliegen.
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Beschrieben wurde eine Hubbetragerkennungsvorrichtung oder Linearbewegungsbetragerkennungsvorrichtung. Die Hubbetragerkennungsvorrichtung enthält eine Magnetismuserkennungseinheit oder Magneterkennungseinheit, eine erste Magnetfelderzeugungseinheit und eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit. Ein Magnetpol der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und ein Magnetpol der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, die einander gegenüber liegend sind, sind mit unterschiedlichen Polaritäten magnetisiert. Ein Abstand zwischen einem Spaltende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und einem Spaltende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, welche weiter entfernt von einer geradlinigen Achse sind, ist kleiner, als ein Abstand zwischen einem offene Ende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und einem offenen Ende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit, welcher näher an der geradlinigen Achse liegen. Die Magnetismuserkennungseinheit erkennt einen Hubbetrag eines Erkennungsobjekts auf der Grundlage eines Magnetflusses, der zwischen dem offenen Ende der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und dem offenen Ende der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit erzeugt wird. Die Anordnung der beiden Magnetfelderzeugungseinheiten ermöglicht, dass magnetische oder magnetisierbare Fremdkörper sich im Bereich der Spaltenden sammeln und den Magnetfluss an den offenen Enden nicht behindern.
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf momentan bevorzugte Ausführungsformen hiervon beschrieben; es versteht sich, dass sich der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht hierauf erschöpft. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Modifikationen und Abwandlungen möglich, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind, welche lediglich durch die beigefügten Ansprüche und der Äquivalente definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-45919 A [0002, 0003, 0003]
