[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2007515618A - センサ装置 - Google Patents

センサ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2007515618A
JP2007515618A JP2005510090A JP2005510090A JP2007515618A JP 2007515618 A JP2007515618 A JP 2007515618A JP 2005510090 A JP2005510090 A JP 2005510090A JP 2005510090 A JP2005510090 A JP 2005510090A JP 2007515618 A JP2007515618 A JP 2007515618A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
short
sensor device
passive
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005510090A
Other languages
English (en)
Inventor
ギュンター ギューリッヒ,
ヘルマン−ヨセフ ラウメン,
ラルフ ベベル,
Original Assignee
エフエーファオ モトレンテクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エフエーファオ モトレンテクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング filed Critical エフエーファオ モトレンテクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
Publication of JP2007515618A publication Critical patent/JP2007515618A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/005Measuring or detecting injection-valve lift, e.g. to determine injection timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/44Details, components parts, or accessories not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M59/02 - F02M59/42; Pumps having transducers, e.g. to measure displacement of pump rack or piston
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/22Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils
    • G01D5/2208Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the self-induction of the coils
    • G01D5/2225Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature differentially influencing two coils by influencing the self-induction of the coils by a movable non-ferromagnetic conductive element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

【課題】 本発明は、運動可能な構造要素、特にアクチュエータによって運動可能な調整要素の行程を検出するためのセンサ装置を提供する。
【解決手段】 能動コイル18.1とこれから離間した少なくとも一つの受動コイル26.1、26.2とを有する固定コイル装置18を有し、このコイル装置が給電部30と信号検出部29とに接続されており、主に磁性材料からなる軸線方向に運動可能な棒状センサ部品17が、軸線方向で往復運動可能な調整要素と結合されており、かつそれぞれ末端稜23.1、23.2によって縦方向で限定された低オーム抵抗の導電性材料からなる少なくとも一つの短絡素子23、23.0を備えており、所定の行程高さhによって定義された少なくとも一つの末端位置I、IIのとき前記少なくとも一つの短絡素子23の一方の末端稜23.1、23.2、23.3が能動コイル18.1によって取り囲まれ、かつ前記少なくとも一つの短絡素子23、23.0の他方の末端稜23.1、23.2、23.3が前記少なくとも一つの受動コイル26.1、26.2の一つによって少なくとも部分的に包持されるように、運動方向における短絡素子の伸長が量定されている。
【選択図】 図1

Description

アクチュエータによって往復運動する調整要素の運動を検出するためのセンサ装置に関する。
調整要素を往復運動させるためのアクチュエータ、特に電磁アクチュエータでは、アクチュエータの電機子の運動は一般に被操作調整要素の運動と同一であるので、電機子の運動、したがって調整要素の運動をアクチュエータの領域内で検出する可能性がある。
電磁アクチュエータが二つの離間配置される電磁石を有し、電磁石の磁極面が相向き合い、通電変化時に電磁石の間で電機子が戻しばねの力に抗して往復運動可能に案内されている場合、その都度捕捉する磁石で電流および/もしくは電圧を検出することを通して、または、保持する磁石の解放時に、電機子の運動を帰納的に求めることができ、これらは相応に信号処理して制御目的に利用可能である。
このような電磁アクチュエータはたとえばピストンエンジンのガス交換弁を操作するための完全可変動弁機構として利用される。特にその都度捕捉する磁石の磁極面に電機子が衝突する速度の影響、したがって弁座にガス交換弁が載置される速度の影響に関する制御精度に対する要求が厳しくなったので、電磁石のコイルでの電流および電圧推移から演繹することによる運動検出はもはや十分なものではない。というのも、それから得られる信号は次に続く行程サイクル用に変換できるからである。
そこで、相応するセンサシステムを利用して電機子の運動、したがって調整要素の運動を「オンライン」で行程変位全体にわたって検出し、相応する信号に基づいて調整要素の運動中アクチュエータによってアクチュエータ(たとえば電磁アクチュエータ)の相応する制御を通して電磁石の通電に影響を及ぼすことができ、電機子の運動をなお進行中の行程サイクル中に案内できるようにする必要がある。
この条件は僅かな誤差偏差を有して変位を検出する単にセンサによって満たすことができ、このセンサは全行程運動の間に相応する信号を発生し、すなわち行程変位を「描写」する。ガス交換弁における分解能および精度に対する要求のゆえに、しかし行程が比較的小さいので噴射ノズルおよびニードル弁に対する要求のゆえにも、障害はセンサシステムから極力完全に遠ざけねばならない。そのことは、往復動する部材、たとえば制御ピストン等の運動を高い精度要求で検出しなければならない別の利用事例にもあてはまる。その際、生成される変位信号は極力線形でなければならないであろう。
この種のセンサが特許文献1により基本的に公知であるが、しかし正確な測定信号が要求される場合このセンサは比較的大きな構造長を必要とする。
ドイツ特許出願公開第10157119号明細書
本発明の課題は、公知のセンサ装置と同価値であるが、しかし著しく少ない構造長を必要とし、実質的に線形変位信号を発生するセンサ装置を提供することである。
この課題を解決するために、本発明によれば、請求項1の特徴を有するセンサ装置、詳細には、運動可能な構造要素、特にアクチュエータによって運動可能な調整要素の行程を検出するためのセンサ装置であって、能動コイルとこれから離間した少なくとも一つの受動コイルとを有する固定コイル装置を有し、このコイル装置が給電部と信号検出部とに接続されており、主に磁性材料からなる軸線方向に運動可能な棒状センサ部品が、軸線方向で往復運動可能な調整要素と結合されており、かつそれぞれ末端稜によって縦方向で限定された低オーム抵抗の導電性材料からなる少なくとも一つの短絡素子を備えており、所定の行程高さhによって定義された少なくとも一つの末端位置I、IIのとき前記少なくとも一つの短絡素子の一方の末端稜が能動コイルによって取り囲まれ、かつ前記少なくとも一つの短絡素子の他方の末端稜が前記少なくとも一つの受動コイルの一つによって少なくとも部分的に包持されるように、運動方向における短絡素子の伸長が量定されているセンサ装置が提案される。
以下でなお詳しく説明する信号発生はその際それぞれ、棒状センサ部品に配置される少なくとも一つの短絡素子が能動コイル内に浸漬する長さが行程に伴って変化することを介して少なくとも二つのコイル内で磁場が変化することによって引き起こされる。本発明に係る解決の特別な利点は、所定の行程高さによって定義される末端位置に達するとき前記少なくとも一つの短絡素子の末端領域が両方のコイルの一方によってなお覆われることにある。本来受動的な第2コイルはその場合この領域内で能動化される。短絡素子の他方の末端稜によって定義される材料移行部が能動コイルの一方の末端に接近するとき、短絡素子の材料から棒状センサ部品の主に強磁性材料、すなわち短絡素子の末端稜への移行部が本来受動的なコイルの少なくとも一つに常に浸漬するように、能動コイルおよび前記少なくとも一つの受動コイルの「幾何学」、すなわち一方でそれらの長さと相互距離、他方で短絡素子の長さは量定される。こうすることにより、発生される測定信号を線形化することに成功する。異なる材料の間、特に付加的短絡素子との間に付加的第3材料移行部を配置すると、短絡素子の長さによって限定される良導電性帯域の長さと両方の短絡素子の相互距離とそれによって限定される強磁性材料からなる帯域の長さとをコイルの長さに関して相応に調整した場合、事実上行程範囲全体にわたって表示信号を線形化する可能性が得られる。
望ましくは、能動コイルの長さが被測定行程高さhよりも大きい。
ピストンエンジンのガス交換弁を操作するための電磁アクチュエータ用の応用では、点火順序に合せてその都度操作されないガス交換弁と操作されるガス交換弁が半ブリッジで接続されるように相互接続は行うことができる。
本発明の特別有利な一構成が得られるのは、それぞれ末端稜によって限定された二つの短絡素子が相互に離間して棒状センサ部品上に配置されており、センサ素子の所定の行程高さhによって定義された少なくとも一つの末端位置I、IIのとき短絡素子の末端稜の一つが能動コイルによって取り囲まれ、両方のうち一方の短絡素子の他の末端稜が少なくとも一つの受動コイルによって少なくとも部分的に包持されるように、一方で少なくとも二つのコイルの相向き合う末端の距離と他方で短絡素子の相向き合う末端稜の距離とが量定されているときである。
線形性はなお巻線技術的措置によって、たとえば適切に不規則な巻線、付加的補償巻線または類似の措置によって改善することができる。配置される二つの受動コイルのうちその都度一方が能動コイルの各末端に付設されている場合、コイルは望ましくは同一方向に巻き付けられ、互いに直列回路で接続され、半ブリッジ内に能動コイルを有する四半分ブリッジ素子として相互接続されている。
このようなセンサ装置のコイル装置に高周波交流が印加されると、高周波磁場が生成され、棒状センサ部品に接続された短絡素子に作用し、短絡素子中に渦電流を発生する。渦電流はそれ自身が逆磁場を発生し、この逆磁場は磁場押しのけの態様で引き起こされる高周波磁場に対抗する。これによって引き起こされるコイルの磁場変化はインダクタンスの変化によって外側で表面化する。ところで棒状センサ部品がその逆磁場でコイル装置に対して相対的に動かされると、コイル装置内で磁場変化によって変化するインダクタンスを介してセンサ部品の変位、したがって調整要素の変位は相応する評価回路によって非接触式に検出することができる。棒状センサ部品は望ましくは磁気透過性材料または磁気伝導性材料からなる。短絡素子は棒状センサ部品に嵌着される短絡環によって形成することができる。短絡環の代わりに、磁性材料からなる棒状センサ部品は分割することもでき、導電性材料からなる強固に結合された棒状中間片を設けておくことができる。
外的妨害影響の作用を減らすために、コイル装置を極力十分に取り囲む磁気伝導性、劣導電性材料からなるハウジングが設けられている。そのことが重要となるのは特に、センサ装置がアクチュエータと直接接続され、アクチュエータが電磁アクチュエータとして構成され、アクチュエータの電磁石の操作時に相応する妨害磁場が現れるときである。ハウジングによってコイル装置はこれらの妨害磁場から遮蔽される。
リングの態様の短絡素子の材料は蒸着等によって棒状センサ部品上に薄い層として被着することが基本的に可能であるのに対して、短絡環の態様の短絡素子が主に0.1〜0.5mmとすることのできる明確な壁厚を有するのが望ましい。これはたとえば、所定長さの短絡素子に合せた幅と相応する深さとを有する溝を強磁性センサ部品に溝削りすることによって達成することができ、溝は次にたとえば電気めっき法で銅を充填される。こうして、短絡素子の壁厚の相応する適合を介してセンサ装置の一定の温度依存性は補償することができる。
これが重要となるのは特に、変動する動作温度に曝されているアクチュエータ、たとえばピストンエンジンのガス交換弁を操作するためのアクチュエータと接続して利用されるセンサ装置の場合である。短絡素子用材料として好ましくは銅を使用しまたはアルミニウムも使用する場合、所定の電圧において温度が増すのに伴って短絡素子の材料の比抵抗が上昇し、それに応じて逆磁場の強さが低下し、もしくは結果的に生じる磁場が上昇することになる。
他方で、コイル装置から短絡素子に作用する高周波磁場を介して、短絡素子内で誘導される電流について表皮効果が有効となり、すなわち渦電流は短絡環の外側壁領域の薄い層内のみを流れる。温度の上昇に伴って確かに短絡環の比電気抵抗が増加するのではあるが、しかし他方でその場合渦電流は短絡環の材料に多少深く侵入し、これにより、温度に起因した比電気抵抗の上昇は相応に大きくなる導体横断面によって大部分補償される。短絡素子の厚さが限定され、特に短絡環の壁厚が限定されている場合、温度上昇に伴う渦電流の侵入が限定されており、一定温度より上方では渦電流が減少する。それとともに、短絡環の厚さを利用してセンサの温度感度に影響を及ぼすことができる。これとともに、壁厚を好適に選択すると熱に起因したその他の影響、たとえば磁性コアおよび外皮材料の透磁率の温度依存性は部分的に補償することができる。
本発明の他の構成において給電と信号検出とのため、周波数発生器を有する搬送周波測定ブリッジが設けられており、コイル装置の両方のコイルは測定ブリッジの一部を形成する。その際、周波数発生器がたとえば100kHzオーダの高い搬送周波数を発生すると望ましい。
本発明のその他の諸構成および諸利点は実施例についての以下の明細書および図面から読み取ることができる。
実施例の略図面を基に本発明が詳しく説明される。
図1に示す電磁アクチュエータは実質的に二つの電磁石1、2によって形成され、電磁石は二つのハウジング部品3.1、3.2によって取り囲まれており、ハウジング部品はそれ自身、間座部品として構成されるハウジング部品3.3を介して互いに離間配置され、それらの磁極面4を向き合わせて整列している。両方の磁極面4の間で間座部品3.3によって取り囲まれた運動空間内に電機子5が配置されており、この電機子は案内ピン6.1を介して往復運動可能にガイド7内で案内されている。
電機子5は、案内ピン6.1上で電機子5の領域においてこの電機子で支えられる案内ピン6.2を介して戻しばね8と結合されている。その際、案内ピン6.1の他方の下側自由末端9は調整要素、たとえばガス交換弁のステム11の自由末端で支えられ、ガス交換弁はピストンエンジンのここでは示唆しただけのシリンダヘッド12内で案内されている。戻しばね13によってガス交換弁が閉方向(矢印11.1)に付勢され、戻しばね13と戻しばね8はそれらの力の方向が互いに向き合っており、電磁石が無通電にされると電機子5は、図1に示すように、両方の電磁石1、2の両方の磁極面4の間のその休止位置を相応に占める。
両方の電磁石のハウジング部品3.1、3.2はそれぞれ主に直方体状のヨーク体14を取り囲み、凹部を備えており、環状に構成されるコイル15がこれらの凹部内に挿入されており、コイルはそれぞれここには詳しく図示しない制御機構を介してガス交換弁の開閉のため交互に通電可能である。
ガス交換弁から離れた方のアクチュエータの末端にセンサ装置16が設けられており、センサ装置は実質的に棒状センサ部品17、たとえばいわゆる測定柱から形成され、測定柱は事実上案内ピン6.2の延長部となる。棒状センサ部品17はコイル装置18によって取り囲まれており、このコイル装置が給電兼信号検出部19と接続されている。動作時、コイル装置18内での棒状センサ部品17の往復運動によって回路装置とセンサ装置の構成とに応じて発生される交流電流もしくは交流電圧はセンサ部品の変位に比例し、したがって電機子5の変位に比例し、したがって調整要素の変位に比例している。ここでは電機子の変位は直接的ピックアップによって信号として検出することができ、変位信号の微分によって速度に比例した信号を発生することができる。
図2にセンサ装置の基本的実施が略示されている。その際、図2(a)がセンサの構造を示す一方、図2(b)と図2(c)は行程変位hに関して棒状センサ部品の可能な末端位置を示す。
図2(a)から認めることができるように、センサ装置は実質的に棒状センサ部品17からなり、このセンサ部品を包持しているコイル装置18は相応するリード線20、21、22を介して給電兼評価気孔19と接続されている(図1)。図示実施例においてコイル装置は長い能動コイル18.1と短い受動コイル26.1とを有し、これらのコイルはコイル支持体27に巻き付けられている。
調整要素に接続された図示した棒状センサ部品17は低オーム抵抗の導電性材料からなるリングもしくはスリーブの態様の短絡素子23、いわゆる短絡環を備えている。短絡環23は二つの末端稜23.1、23.2を有する。行程変位hの図2(a)に示す中央位置Mのとき、一方の末端稜、ここでは末端稜23.1によって限定される末端領域が能動コイル18.1の中央領域MSによって取り囲まれる一方、受動コイル26.1が短絡環に完全に挿通されているように、運動方向における短絡環の縦伸長は量定されている。
センサ部品17が図2(b)に示す末端位置Iに達すると、能動コイル18.1が事実上ほぼ完全に短絡環23に挿通されている一方、受動コイル26.1は隣接する強磁性材料に部分的に挿通されている。回路技術上受動的なコイル26.1が末端位置Iの近傍で短絡素子23の末端稜23.2を取り囲んでいることによって、コイル26.1は末端位置の近傍でやはり能動となり、図4によるブリッジ回路において表示信号の線形化に寄与する。
後退運動時に棒状センサ部品17が図2(c)による末端位置IIに達したなら、末端稜23.1が能動コイル18.1の末端に接近するが、しかし短絡環23は引き続きなお受動コイル26.1によって囲繞され、能動コイル18.1は事実上ほぼ完全に棒状センサ部品の磁気伝導性材料によって塞がれている。この末端位置のとき表示信号の線形性は起きない。
コイル装置18はハウジング24によって棒状センサ部品17用の相応する貫通孔に至るまで全面的に取り囲んでおくことができる。その際、ハウジング24は良磁気伝導性材料からなり、但しこの材料は劣電気伝導性を有し、またこのハウジングは外部磁場の作用に対してコイル装置18用遮蔽として役立つ。コイルはたとえばハウジング24内においてシーリング材で固定しておくことができる。そのことは以下に図示説明する実施例にもあてはまる。
良導電性材料から製造される短絡環23は望ましくは銅製またはアルミニウム製であり、たとえば0.1〜0.5mmの範囲内の厚さを有する。ここに示す実施例では、短絡環23が棒状センサ部品17の溝23.3に嵌挿されている。その際、棒状センサ部品17は操作されるべき調整要素、たとえば噴射ノズルのノズルニードルによって、またはガス交換弁のステムによっても、直接形成することができ、棒状センサ部品17はコイル装置にその全長にわたって挿通され、またはアクチュエータ電機子またはこれに結合された測定柱の相応するピンに挿通される。
このようなセンサ装置は渦電流原理にしたがって作動する。コイル装置18に高周波交流が印加されて高周波磁場が発生されると、短絡環23内に電圧が誘導され、これらの電圧は短絡によって渦電流に変換される。これらの渦電流がそれ自身逆磁場を発生し、この逆磁場は磁場変化の態様で引き起こされるコイル装置18の高周波磁場に対抗する。棒状センサ部品17が運動すると、コイル装置に対して相対的な磁場変化の方向と変位は棒状センサ部品17の運動に依存したインダクタンスの変化によって外方で表面化し、これによりセンサ部品17の位置、したがって変位は相応する信号を介して検出することができる。
図3には図2と同じ図示様式でセンサ装置の好ましい構成が異なる動作位置で示してある。同じ構造素子には同じ符号が付けてあり、上記明細書を参照するように指示することができる。この実施形態でも、コイル装置18は長い能動コイル18.1と短い受動コイル26.1とを有する。しかし図2による実施形態との違いは、棒状センサ部品17が二つの短絡環、つまり第1短絡環23と第2端絡環23.0とを備えていることにある。両方の短絡環23、23.0は相互に離間して棒状センサ部品17上に配置されている。ところで短絡環23の末端稜23.1と短絡環23.0の末端稜23.3との間の距離はやはりコイル装置18の寸法に合せられている。図3(a)に示す中央位置Mから出発して短絡環23の末端稜23.1が能動コイル18.1の中央領域MSによって取り囲まれている一方、受動コイル26.1はセンサ部品17の強磁性材料がなお挿通されている。
センサ部品17が図3(b)に示す末端位置Iに達すると、能動コイル18.1が事実上ほぼ完全に短絡環23に挿通されている一方、受動コイル26.1は引き続きセンサ部品17の強磁性材料が挿通されているだけである。
センサ部品17が図3(c)に示す末端位置IIに達すると、能動コイル18.1が事実上ほぼ完全にセンサ部品17の強磁性材料を挿通する一方、第2端絡環23.0の末端稜23.3に接する末端領域はそれまで受動的なコイル26.1を挿通させ、こうして能動化する。
図4には図2または図3による実施形態について搬送周波測定ブリッジの態様の測定値検出用回路が概略示してある。センサ装置のコイル装置18のコイル18.1とコイル26.1は二つの他のインピーダンス、たとえばコイル18.3、18.4とで搬送周波測定ブリッジ29へと相互接続されている。ブリッジ29は周波数発生器30を介して高周波交流を印加される。
ところでその都度能動的な棒状センサ部品17がその短絡環23、23.0でブリッジ29のコイル18.1、26.1に対して相対的に末端位置Iの方向に動かされると、磁場変化が起きる。これによりブリッジ29の「変調」が引き起こされ、この変調は増幅器31と帯域フィルタ32とを介して検出することができる。次に、位相選択性とすることのできる整流器33と帯域フィルタ34とによって行程に依存した信号を発生することができ、この信号は制御、たとえばガス交換弁の制御を目的に処理することができる。その際、受動コイル26.1は補償コイルとして働く。センサ部品17が末端位置IIの方向に動くと、コイル18.1が末端位置IIで受動的となる一方、受動コイル26.1は能動的となり、こうして非線形信号上昇に対抗する。
図5に示す図3による実施形態の一構成では、長い能動コイル18.1のそれぞれ両側に二つの短い受動コイル26.1、26.2が配置されている。付属する回路装置が図6に示してあり、これは実質的に図4による回路に一致しており、図4についての説明を参照するように指示する。その際、両方のコイル26.1、26.2は直列に接続されている。能動コイル18.1のインダクタンスは両方の受動コイル26.1、26.2の合計にほぼ一致する。両方の受動コイル26.1、26.2は電気的に前後に接続され、両方で搬送周波ブリッジ29の四半分を形成する。
図示したコイル装置に関して両方の短絡環23、23.0の相互距離と両方の短絡環23、23.0の長さは、中央位置のとき短絡環23の末端稜23.1がコイル18.1の中央領域MSにあり、コイル26.1が短絡環23をなお完全に取り囲む一方、コイル26.2がセンサ部品17の強磁性材料を完全に挿通させ、こうして短絡環23.0がコイル26.2の影響範囲の外側にあるように量定されている。
図5(b)から読み取ることができるように、末端位置Iのとき短絡環23が事実上ほぼ完全にコイル18.1によって取り囲まれる一方、受動コイル26.1はそれに続くセンサ部品17の強磁性材料を部分的に挿通させ、受動コイル26.2を完全に挿通させている。
センサ部品17が図5(c)に示す末端位置IIに摺動すると、短絡環23.0はその末端稜23.3がコイル26.2の覆い領域内に達する一方、短絡環23はコイル26.1の影響範囲を覆う。コイル18.1はこの位置のとき事実上ほぼ完全にセンサ部品17の強磁性材料を挿通させている。
図7には電圧推移Vと行程変位hとの関係が線図で示してある。その際、異なるシステムにおいて実際の摺動に対して生じる測定誤差推移が付加的に示してある。
線Vは8mmの行程変位についての電圧推移を示す。破線1Rは単に短絡環を有する図2による実施形態について絶対的測定誤差をミリメートル単位で示す一方、実線2Rは二つの短絡環と長い能動コイル18.1と二つの短い受動コイル26.1、26.2とを有する図5による実施形態について誤差偏差を明らかにする。これから読み取ることができるように、図5による実施形態は測定信号の線形性にかなりの改善をもたらす。
ガス交換弁を操作するための電磁アクチュエータを示す。 短絡環と二つのコイルとを有するセンサ装置の基本形状を異なる動作位置において拡大断面図で示す。 二つの短絡環と二つのコイルとを有する図2による実施形態の変更態様を異なる動作位置において示す。 図3による実施形態用の回路装置を示す。 二つの短絡素子と三つのコイルとを有する図3による実施形態の変更態様を異なる動作位置において示す。 図5による実施形態についての回路装置を示す。 変位と誤差偏差の再現とに依存した電圧の推移を示す線図である。

Claims (12)

  1. 運動可能な構造要素、特にアクチュエータによって運動可能な調整要素の行程を検出するためのセンサ装置であって、
    能動コイル(18.1)とこれから離間した少なくとも一つの受動コイル(26.1、26.2)とを有する固定コイル装置(18)を有し、このコイル装置が給電部(30)と信号検出部(29)とに接続されており、主に磁性材料からなる軸線方向に運動可能な棒状センサ部品(17)が、軸線方向で往復運動可能な調整要素と結合されており、かつそれぞれ末端稜(23.1、23.2)によって縦方向で限定された低オーム抵抗の導電性材料からなる少なくとも一つの短絡素子(23、23.0)を備えており、所定の行程高さ(h)によって定義された少なくとも一つの末端位置(I、II)のとき前記少なくとも一つの短絡素子(23)の一方の末端稜(23.1、23.2、23.3)が能動コイル(18.1)によって取り囲まれ、かつ前記少なくとも一つの短絡素子(23、23.0)の他方の末端稜(23.1、23.2、23.3)が前記少なくとも一つの受動コイル(26.1、26.2)によって少なくとも部分的に包持されるように、運動方向における短絡素子の伸長が量定されているセンサ装置。
  2. それぞれ末端稜(23.1、23.2)によって限定された二つの短絡素子(23、23.0)が相互に離間して棒状センサ部品(17)上に配置されており、センサ素子(17)の所定の行程高さ(h)によって定義された少なくとも一つの末端位置(I、II)において短絡素子(23、23.0)の末端稜(23.1、23.2、23.3)の一つが能動コイル(18.1)によって取り囲まれ、両方の短絡素子(23、23.0)の一方の他の末端稜(23.1、23.2)が前記少なくとも一つの受動コイル(26.1、26.2)によって少なくとも部分的に包持されるように、一方で少なくとも二つのコイル(18.1、26.1)の相向き合う末端の距離と他方で短絡素子(23、23.0)の相向き合う末端稜(23.1、23.2)の距離とが量定されていることを特徴とする、請求項1記載のセンサ装置。
  3. 能動コイル(18.1)が、センサ部品(17)の運動方向に関して、能動コイル(18.1)から距離を置いて配置される前記少なくとも一つの受動コイル(26.1、26.2)よりも大きな長さを有することを特徴とする、請求項1記載のセンサ装置。
  4. 能動コイル(18.1)および二つの短絡素子(23、23.0)のそれぞれ末端側に各受動コイル(26.1、26.2)を配置する場合、所定の行程高さ(h)によって定義される各末端位置(I、II)において短絡素子(23、23.0)のうちの一方の末端稜が能動コイル(18.1)によって取り囲まれ、かつ前記両方の短絡素子(23、23.0)の一方の他の末端稜(23.1、23.2)が受動コイル(26.1、26.2)の一つによって少なくとも部分的に包持されるように、一方で短絡素子(23、23.0)の相向き合う末端稜(23.1、23.2)の距離と他方で両方の短絡素子(23、23.0)の縦伸長とが量定されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一の項記載のセンサ装置。
  5. 前記両方の受動コイル(26.1、26.2)が電気的に前後に接続され、両方で搬送周波ブリッジ(29)の四分の1を形成することを特徴とする、請求項4記載のセンサ装置。
  6. 少なくとも能動コイル(18.1)が適切に不均一に巻付けられていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一の項記載のセンサ装置。
  7. 少なくとも能動コイル(18.1)に付設された短絡素子(23)の長さが能動コイル(18.1)の長さよりも大きいことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一の項記載のセンサ装置。
  8. 能動コイル(18.1)の長さが被測定行程高さ(h)よりも大きいことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一の項記載のセンサ装置。
  9. 能動コイル(18.1)のインダクタンスが受動コイル(26.1、26.2)のインダクタンスの合計にほぼ一致することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一の項記載のセンサ装置。
  10. センサ装置に対する温度の影響が十分に補償されるように、短絡素子(23、23.0)の壁厚が量定されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一の項記載のセンサ装置。
  11. 能動コイル(18.1)と少なくとも一つの受動コイル(26.1、26.2)がハーフブリッジ内で相互接続され、かつセンサ部品(17)の作用範囲に付設されており、行程変位(h)を限定する少なくとも一つの末端位置(I、II)のときそれらが能動コイルの機能を引き受けることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一の項記載のセンサ装置。
  12. 給電と信号検出用に搬送周波測定ブリッジ(29)が設けられており、コイル装置(18)の能動コイル(18.1)と受動コイル(26.1、26.2)が測定ブリッジ(29)の一部を形成することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一の項記載のセンサ装置。


JP2005510090A 2003-09-30 2003-09-30 センサ装置 Pending JP2007515618A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2003/010823 WO2005042969A1 (de) 2003-09-30 2003-09-30 Sensoranordnung zur erfassung der bewegung eines durch einen aktuator hin und her bewegten stellgliedes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007515618A true JP2007515618A (ja) 2007-06-14

Family

ID=34530618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005510090A Pending JP2007515618A (ja) 2003-09-30 2003-09-30 センサ装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7420362B2 (ja)
EP (1) EP1668242A1 (ja)
JP (1) JP2007515618A (ja)
AU (1) AU2003276007A1 (ja)
WO (1) WO2005042969A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102052222A (zh) * 2011-01-14 2011-05-11 浙江新柴股份有限公司 柴油机供油正时的检测装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051206A1 (de) * 2006-10-30 2008-05-08 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit einer Messeinrichtung
US7605585B2 (en) * 2007-05-08 2009-10-20 Honeywell International Inc. Air-core transformer position sensor
US8258778B2 (en) * 2010-06-19 2012-09-04 Lustone Technology, Inc. Simplified micro-magnetic sensor for acceleration, position, tilt, and vibration
DE102013215947A1 (de) * 2013-08-13 2015-02-19 Zf Friedrichshafen Ag Sensor und Verfahren zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen
DE202014102940U1 (de) * 2014-06-27 2014-07-23 Bürkert Werke GmbH Ventil mit einem Stößel und einem Sensor
FR3024183B1 (fr) * 2014-07-22 2019-07-26 Delphi Technologies Ip Limited Injecteur de carburant
DE102014110664A1 (de) * 2014-07-29 2016-02-04 Hella Kgaa Hueck & Co. Stellvorrichtung für die Bewegung eines Stellgliedes
JP6293036B2 (ja) * 2014-09-11 2018-03-14 メソッド・エレクトロニクス・マルタ・リミテッド 磁気センサのための距離測定方法及びセンサ
JP6458742B2 (ja) * 2016-01-20 2019-01-30 オムロン株式会社 近接センサ
DE102016203822B4 (de) * 2016-03-09 2017-12-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil
US10060378B2 (en) * 2016-05-20 2018-08-28 Denso International America, Inc. Inductive positive crankcase ventilation valve position sensor
DE202018100337U1 (de) * 2018-01-22 2019-04-24 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektor und Vorrichtung zur Zustandserfassung eines solchen Injektors
DE102018125803A1 (de) * 2018-10-17 2020-04-23 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Injektor
DE102020111787A1 (de) * 2020-04-30 2021-11-04 Liebherr-Components Deggendorf Gmbh Vorrichtung zur Zustandserfassung eines Kraftstoffinjektors

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB754917A (en) * 1953-11-04 1956-08-15 Daimler Benz Ag Apparatus for measuring the movement of valve needles, particularly for fuel injection nozzles of internal combustion engines
DE3127164A1 (de) * 1975-05-09 1982-04-29 Ohashi, Takeo, Tokyo Differentialtransformatoren
DE3347052A1 (de) * 1983-12-24 1985-07-04 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren und vorrichtung zur messempfindlichkeitserhoehung von beruehrungsfrei arbeitenden wegmesssensoren
US4717874A (en) * 1984-02-10 1988-01-05 Kabushiki Kaisha Sg Reluctance type linear position detection device
DE10154383A1 (de) * 2000-11-28 2002-05-29 Fev Motorentech Gmbh Hochdruckeinspritzeinrichtung mit berührungsloser Stellwegsensoranordnung für den Ventilkörper
AU2002333765A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-19 Fev Motorentechnik Gmbh Sensor assembly for detecting the movement of a controlling element, which has a short overall length and which is displaced back and forth by an actuator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102052222A (zh) * 2011-01-14 2011-05-11 浙江新柴股份有限公司 柴油机供油正时的检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7420362B2 (en) 2008-09-02
US20070152659A1 (en) 2007-07-05
WO2005042969A1 (de) 2005-05-12
AU2003276007A1 (en) 2005-05-19
EP1668242A1 (de) 2006-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007515618A (ja) センサ装置
EP2018499B1 (en) Displacement measurement device
US3777255A (en) Position sensor utilizing a primary and secondary shielded from one another by a ferromagnetic shield and a magnet whose position relative to the shield changes the shielding
US6469500B1 (en) Method for determining the position and/or speed of motion of a control element that can be moved back and forth between two switching positions
US6293303B1 (en) Valve position detector
US5257014A (en) Actuator detection method and apparatus for an electromechanical actuator
US20040051607A1 (en) Actuator for a fluid valve
JP2013500484A (ja) 位置センサ及びリニアアクチュエータ
JP2002543746A (ja) 位置センサを有する線形的電磁アクチュエータ
WO2006121145A1 (ja) ポジションセンサ
JP2017184610A (ja) アクチュエータとアクチュエータのヨーク内に埋め込まれたセンサとを備えた小型位置決めアセンブリ
KR102111221B1 (ko) 연료 분사기, 이동식 전기자의 위치를 확인하기 위한 방법 및 모터 제어
US9479031B2 (en) Tubular linear motor with magnetostrictive sensor
US7511475B2 (en) Mobile member speed sensor
CN107567646A (zh) 具有减小性能变化的电磁致动器
US20040011979A1 (en) Displacement sensor and solenoid valve driver
US7053604B2 (en) Sensor detecting movement of a control element moved by an actuator
JPS60138271A (ja) 小さい変位の間接無接触電気測定装置
EP3817012B1 (en) Solenoid having a permanent magnet
CN110326065A (zh) 电磁式线性致动器
AU758009B2 (en) Distance measuring device
JP2582531Y2 (ja) インダクタンス式変位センサ
US20060082949A1 (en) Measuring device and method for determining the position of an electrically conductive test object
JP2005509873A (ja) 妨害電圧を抑制するアーマチュア運動を検出するためのセンサ装置
JP6629289B2 (ja) センサシステム及びピストンシリンダ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090526

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091104