特許 7091589 速度センサアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-20

(45)【発行日】2022-06-28

(54)【発明の名称】速度センサアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   G01P 3/488 20060101AFI20220621BHJP

   G01P 3/487 20060101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

G01P3/488 G

G01P3/488 C

G01P3/487 G

G01P3/487 C

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021513966

(86)(22)【出願日】2018-09-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-04

(86)【国際出願番号】 CN2018106459

(87)【国際公開番号】W WO2020056618

(87)【国際公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-04-16

(73)【特許権者】

【識別番号】521100519

【氏名又は名称】ハムリン エレクトロニクス （スーチョウ） リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ユ、ジャオ

【審査官】森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特公平７－１０１１６３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許第４９３５６９８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プリント回路基板（ＰＣＢ）と、
前記ＰＣＢに直接結合された磁石と、
前記ＰＣＢに電気的に接続されたセンサと、
前記磁石と前記センサとの間に結合された磁極片と
を備え、前記磁石は、前記磁極片によって部分的に囲まれたスロットを含む、速度センサアセンブリ。

【請求項2】

前記磁石は、
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側の第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延びる第１の側面と、
前記第１の側面の反対側の第２の側面と
を備える、請求項１に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項3】

前記スロットは、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延びている、請求項２に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項4】

前記スロットは、前記第１の端部の端部表面の中に埋め込まれる、請求項２に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項5】

前記磁極片は、前記端部表面に直接結合される、請求項４に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項6】

前記磁極片は、前記端部表面によって画定される平面に対して平行に配向される、請求項４に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項7】

前記第１の側面は、前記ＰＣＢの第１の主側面に直接結合される、請求項２に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項8】

前記センサは、ホール効果センサである、請求項１に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項9】

第１の主側面と、第２の主側面とを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）と、
前記ＰＣＢの前記第１の主側面に直接結合された磁石と、
前記ＰＣＢに電気的に接続されたセンサと、
前記磁石と前記センサとの間の磁極片と
を備え、
前記磁石は、端部表面に沿ってスロットを含み、前記磁極片は、前記端部表面に直接結合される、速度センサアセンブリ。

【請求項10】

前記磁石は、
第１の端部と、
前記第１の端部の反対側の第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間に延びる第１の側面と、
前記第１の側面の反対側の第２の側面と
を備える、請求項９に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項11】

前記スロットは、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延びている、請求項１０に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項12】

前記スロットは、前記第１の端部の前記端部表面の中に埋め込まれる、請求項１０に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項13】

前記磁極片は、前記端部表面に直接結合され、前記磁極片は、前記端部表面によって画定される平面に対して平行に配向される、請求項１２に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項14】

前記磁石の前記第１の側面は、前記ＰＣＢの前記第１の主側面に直接結合される、請求項１０に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項15】

前記センサは、ホール効果センサである、請求項９に記載の速度センサアセンブリ。

【請求項16】

速度センサアセンブリにおける磁場振幅を減少させる方法であって、
プリント回路基板（ＰＣＢ）を設ける段階と、
磁石を前記ＰＣＢに直接結合する段階と、
センサを前記ＰＣＢに電気的に接続する段階と、
前記磁石と前記センサとの間に磁極片を位置決めする段階と、
前記磁石の端部表面に沿ってスロットを設けることで、前記磁石および前記磁極片の磁場振幅を減少させる段階と
を含み、前記磁極片は前記端部表面に直接結合される、方法。

【請求項17】

前記スロットを前記磁石の第１の側面と第２の側面との間に形成することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記磁石の前記第１の側面を前記ＰＣＢの第１の主側面に直接結合することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記スロットを前記磁石の第１の端部の前記端部表面の中に埋め込むことをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記磁極片を前記磁石の前記端部表面に直接結合することをさらに含み、前記磁極片は、前記端部表面によって画定される平面に対して平行に配向される、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、出力速度を測定するためのセンサに関し、詳細には、スロット付き磁石を有する出力速度センサアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

出力速度センサは、感知された鉄のターゲットの出力速度を示すために１つまたは複数の独立した周波数の出力を提供する。出力速度センサの１つのタイプには、円筒形または矩形形状を有する磁石が含まれ、磁石は、ホール素子の裏側に面しており、ホール素子は回転するターゲット歯車を感知する。しかしながら、中実の円筒形または矩形形状の磁石設計を有する現行のセンサは、最小エアギャップおよび最大エアギャップ要件を満たすことができない。より具体的には、中実の円筒形または矩形形状の磁石設計は、磁石の長さを拡大したり、磁石の等級を上げたりしても、重要である信号振幅を増大させることができない。したがって、従来技術の１つまたは複数の欠陥を克服する出力速度センサアセンブリを提供することが望ましいであろう。

【発明の概要】

【0003】

この概要は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の選択を簡単な形式で紹介するために提供されている。この概要には、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定する意図はなく、また特許請求される主題の範囲を決定するにあたり、その支援を行う意図もない。

【0004】

１つまたは複数の実施形態において、速度センサアセンブリは、プリント回路基板（ＰＣＢ）と、ＰＣＢに直接結合された磁石とを含んでよい。速度センサアセンブリは、ＰＣＢに電気的に接続されたセンサと、磁石とセンサとの間に結合された磁極片とをさらに含んでよく、この場合、磁石は、磁極片によって部分的に囲まれたスロットを含む。

【0005】

１つまたは複数の実施形態において、速度センサアセンブリは、第１の主側面および第２の主側面を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）と、ＰＣＢの第１の主側面に直接結合された磁石とを含んでよい。速度センサアセンブリは、ＰＣＢに電気的に接続されたセンサと、磁石とセンサとの間の磁極片とを含んでよく、この場合、磁石は、端部表面に沿ってスロットを含み、また磁極片は、端部表面に直接結合される。

【0006】

１つまたは複数の実施形態において、速度センサアセンブリにおける磁場振幅を減少させる方法は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を設けることと、磁石をＰＣＢに直接結合することとを含んでよい。方法は、センサをＰＣＢに電気的に接続することと、磁石とセンサとの間に磁極片を位置決めすることと、磁石の端部表面に沿ってスロットを設けることで磁石および磁極片の磁場振幅を減少させることとをさらに含んでよく、この場合、磁極片は端部表面に直接結合される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

添付の図面は、その原理の実際の利用のためにいままでのところ考案された開示の出力速度センサアセンブリの例示の手法を示す。

【0008】

【図1】本開示の例示の実施形態による速度センサアセンブリの斜視図である。

【0009】

【図2】本開示の例示の実施形態による、図１の速度センサアセンブリの斜視図である。

【0010】

【図3】本開示の例示の実施形態による、図１の速度センサアセンブリの磁石の斜視図である。

【0011】

【図4】本開示の例示の実施形態による、最小エアギャップに関する磁場と回転角度を示すグラフである。

【0012】

【図5】本開示の例示の実施形態による、最大エアギャップに関する磁場と回転角度を示すグラフである。

【0013】

【図6】本開示の例示の実施形態による、速度センサアセンブリにおける磁場振幅を減少させるためのプロセスである。

【0014】

図面は、必ずしも縮尺通りではない。図面は単なる図示表現であり、本開示の特有のパラメータを表現することは意図されていない。さらに、図面は、本開示の例示の実施形態を描写することが意図されており、したがって範囲を限定するものとはみなされない。

【0015】

さらに、図の一部における特定の要素は、説明の明確さのために省略されてもよい、または縮尺通りに図示されない場合がある。断面図は、「スライス」の形態、または「近目で見た」断面図であってよく、説明の明確さのために、そうでなければ「本来の」断面図では見ることができる特定の背景線を省略している。さらに、明確さのために、一部の参照番号は、特定の図面では省略される場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示は、添付の図面を参照して次の段階に進むことになるが、そこでは、種々の手法が示されている。しかしながら、速度センサアセンブリは、多くの異なる形態で具現化されてよく、本明細書に記載される手法に限定されるように解釈すべきではないことを理解されたい。むしろこれらの手法は、本開示が完全かつ完璧であり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されている。図中では、同様の番号は、全体を通して同様の要素を指している。

【0017】

本実施形態は、最小エアギャップおよび最大エアギャップの下での信号問題を解決する単一のホール素子を設けることによって、上記で特定した従来技術の欠陥の少なくとも一部に対処する。さらに、例えば強力な磁場によるホールチップの飽和に起因してホールチップが最小エアギャップの下で機能しなくなる問題を回避するために、スロットを備える磁石を設けることで磁場を減少させ、これによりホールチップ効果を満たすことができる。

【0018】

単一の用途に限定されないが、本明細書に記載されるセンサアセンブリは、車両変速機における歯車またはターゲットホイールを検出し、速度に比例する電気デジタル信号を生成するために使用されてよい。変速機の制御装置は、この情報を使用して、シフトポイントなど種々の伝達機能を修正し、診断テストを実行する。

【0019】

開示されるように、本明細書の実施形態は、大きな体積を有する、通路が成形された磁石を提供する。磁石を追加の磁極片と結合することによって、磁場が減少する。ターゲットホイールがホールチップに近いとき、磁場振幅は、５００ｍＴを超える。従来の設計では、ホールチップは、このような状況下では正確に作動しなくなる。しかしながら本実施形態では、スロットが、磁極片のすぐ下に、磁石を通り抜けるように設けられている。スロット付き磁石は、磁場振幅を減少させるのに役立つ。結果として、センサアセンブリは、ホールチップ利用に関する磁場およびピークピーク値要件を満たすことができ、また最小エアギャップと最大のエアギャップの両方で機能することができる。いくつかの実施形態において、磁石は、その中を通る実証されたスロットを含まない。

【0020】

次に図１を参照して、本開示の実施形態による出力速度センサアセンブリ（以後「センサアセンブリ」）１１４を説明する。センサアセンブリ１１４は、ホール効果センサであってよく、これはハウジング（図示せず）の中に配設される。示されるように、センサアセンブリ１１４は、磁石１１６と、ホールチップを含むホール効果センサなどのセンサ１１８とを含む。ホールチップ１１８と磁石１１６との間に磁極片１２５がある。この非制限的な例実施形態では、磁石１１６は、第１の端部１１５と、第１の端部１１５の反対側の第２の端部１１７と、第１の端部１１５と第２の端部１１７との間に延びる第１の側面１１９と、第１の側面１１９の反対側の第２の側面１２１（図２）とを含んでよい。示されるように、第１の側面１１９および第２の側面１２１は、互いに対して平行な概ね平坦な表面によって画定されてよい。磁石１１６は、永久磁石であってよい。

【0021】

ホールチップ１１８は、磁極片１２５に直接結合されてよく、磁極片は、磁場を減少させる、または磁場の影響を弱めるように作用する。磁極片１２５は、ホールチップ１１８の高感度のホールプレートに近接するように磁場を局所化する。磁極片１２５は、磁場分布を引き寄せることが可能な強磁性材料（例えば炭素鋼）などの磁極片材料１２９を利用してよい。磁石１１６が移動されるとき、その磁場分布が変えられる。磁極片１２５は、磁場を減少させるものとして機能し、磁石１１６によって生成される磁束フィールドの形状を改善しガイドすることで、磁場強度がホールチップ１１８にとって適切であることを保証する。したがってホールチップ１１８は、磁極片１２５と組み合わされた場合、より強固であり、またより広い範囲にわたって正確である。

【0022】

センサアセンブリ１１４は、ＰＣＢ１２０に結合されてよく、これはその後、ハウジングの中に位置決めされてよい。いくつかの実施形態において、センサアセンブリ１１４のホールチップ１１８は、例えば一セットのワイヤ線１２８またはＰＣＢトレースによって、ＰＣＢ１２０に物理的かつ電気的に結合されてよく、これらは、それらの間に入力／出力を提供することができる。ＰＣＢ１２０はまた、構成要素およびホールチップ１１８をペーストするためにパッド１２３を含む。示されるように、ＰＣＢ１２０は、第１の主側面１３２と、第２の主側面１３４とを有し、この場合、磁石１１６は、第１の主側面１３２に直接結合される。ＰＣＢ１２０は、リジッドＰＣＢであっても、フレキシブルＰＣＢであってもよい。示されていないが、ＰＣＢ１２０は、そこに結合された出力信号ワイヤと、電力線と、アース線とをさらに含んでよい。いくつかの実施形態において、ＰＣＢ１２０は、一連の小型リジッドプリント回路基板を含んでもよく、これは、ＰＣＢ１２０および／または配線を使用して相互に接続されてよい。

【0023】

上記に指摘したように、いくつかの実施形態において、ホールチップ１１８および磁石１１６は、ホール効果センサとして作動する。すなわち、ホールチップ１１８（例えばホールチップ）および磁石１１６は、非均一な磁場（例えば磁場が周期的な方法で変化する）を発達させるようなやり方で配置または作動され、このような磁場の変化は、ホール効果によって導体内に誘導される潜在的な電位差に、これに対応する変化を生じさせることになる。ホールチップ１１８は、ホールチップ１１８の個々の感知素子（例えば、通電導体）が受ける磁場の変化を検出することができ、このようなホール効果現象に基づいて構築することができる。一実施形態において、ホール効果を使用して、ホールチップ１１８および磁石１１６は、変速機の中の歯車またはターゲットホイールを検出し、回転速度に比例する電気デジタル信号を生成するのを支援する。変速機は、この情報の使用を制御して、シフトポイントなどの種々の伝達機能を修正し、診断テストを実行してよい。

【0024】

次に図２～図３に注意を向けると、本開示の実施形態によるセンサアセンブリ１１４がより詳細に記載される。示されるように、磁石１１６は、磁極片１２５によって、例えば頂部に沿って部分的に囲まれたスロット１４０を含んでよい。いくつかの実施形態において、スロット１４０は、磁石１１６の第１の端部１１５で端部表面１４４の中に埋め込まれたチャネルである。スロット１４０は、磁石１１６の第１の側面１１９と、第２の側面面１２１との間に延びてよい。図２に示されるように、磁極片１２５は、スロット１４０のカバーまたは上部壁を形成するために磁石１１６の端部表面１４４に直接結合される。いくつかの実施形態において、磁極片１２５は、端部表面１４４によって画定される平面に対して平行に配向される。さらに、いくつかの実施形態では、スロット１４０は、示される位置からわずかに中心がずらされてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、２つ以上のスロット１４０が存在する場合もある。

【0025】

磁極片１２５およびホールチップ１１８のすぐ下で、磁石１１６にスロットを設けることによって磁場振幅が減少する。したがってセンサアセンブリ１１４は、ホール効果センサ利用に関する磁場およびピークピーク値要件を変わらずに満たし、かつ最小エアギャップと最大エアギャップの両方で機能することもできる。例えば、図４は、スロット付き磁石１１６での最小エアギャップを例示するグラフ１５０であり、図５は、スロット付き磁石１１６での最大エアギャップを例示するグラフ１５５である。中にスロット１４０が形成された通路タイプの磁石１１６は、極めて強力な磁気性能を有するが、それほど大きな磁場を生じさせることはないため、それが小さなエアギャップ利用およびより大きなエアギャップ利用で機能することを可能にする。例えば、本開示のセンサアセンブリ１１４は、１０ｍＴを超えるピークピーク値で、５０ｍＴ～５００ｍＴのバイアス磁石を可能にし得る。

【0026】

次に図６に注意を向けると、本開示の実施形態による、例えば速度センサアセンブリ１１４などの速度センサアセンブリにおける磁場振幅を減少させるための方法２００が、より詳細に記載される。ブロック２０１で、方法２００は、第１の主側面と、第２の主側面とを有するＰＣＢを設けることを含んでよい。ブロック２０３で、方法２００は、磁石をＰＣＢの第１の主側面に直接結合することを含んでよい。いくつかの実施形態において、磁石は、第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延びる第１の側面と、第１の側面の反対側の第２の側面とを含んでよい。第１の側面および第２の側面は、互いに対して平行な概ね平坦な表面によって画定されてよい。いくつかの実施形態において、磁石の第１の側面は、ＰＣＢの第１の主側面に直接物理的に結合される。

【0027】

ブロック２０５で、方法２００は、センサをＰＣＢに電気的に接続することを含んでよい。いくつかの実施形態において、センサは、ホールチップを含むホール効果センサである。いくつかの実施形態において、センサは、一セットのワイヤ線によってＰＣＢに電気的に接続されてよく、これは、それらの間に入力／出力を提供することができる。

【0028】

ブロック２０７で、方法２００は、磁極片を磁石およびセンサに結合することを含んでよい。いくつかの実施形態において、磁極片は、磁石およびターゲットホイールから生成された特定の磁場の影響を弱めることが可能な強磁性材料などの磁極片材料を利用してよい。磁石が移動されるとき、その磁場分布が変えられる。

【0029】

ブロック２０９で、方法２００は、磁石の端部表面に沿ってスロットを設けることで、磁石および磁極片の磁場振幅を減少させることを含んでよい。いくつかの実施形態において、磁極片は、磁石の端部表面に直接結合される。したがって、スロットは、磁極片によって囲まれる／覆われる。いくつかの実施形態において、スロットは、磁石の第１の側面と第２の側面との間に形成される。いくつかの実施形態において、スロットは、磁石の第１の端部の端部表面の中に埋め込まれる。いくつかの実施形態において、磁極片は、磁石の端部表面によって画定される平面に取り付けられ、それに対して平行に配向される。

【0030】

簡潔にする目的で本明細書に示されない、または記載されないけれども、当業者は、速度センサアセンブリ１１４が、ＰＣＢと共に作動してよく、これは任意の電気構成要素と、ホールチップと、磁石とを含むことを理解するであろう。センサ検出器は、ホールチップ１１８と通信するように構成されてよく、この場合、センサは、ホールチップ１１８に近接する磁石１１６の位置および／または強度を感知するように作動可能である。センサ検出器は、センサに結合された磁極片１２５に近接する磁場のセンサから測定値／出力を受信し、磁場の測定値に基づいて、磁極片１２５およびホールチップ１１８に対する磁石１１６の位置を判定してよい。

【0031】

本明細書に記載されるセンサアセンブリ１１４は、変速機歯車に隣接して位置決めされてよい。変速機歯車は、複数の歯を含んでよい。さらに、変速機歯車は、シャフトによって回転可能に支持されてよい。したがって、変速機歯車は回転してよい。センサアセンブリ１１４は、一部の実装形態では、変速機歯車に関連する強磁性の歯車の歯に対して反応を示す。具体的には、センサアセンブリ１１４のホールチップは、磁場に関する出力信号を生成し、磁場センサ素子が歯車の歯の上にあるか、または歯車の溝の上にあるかを明らかにしてよい。出力信号は、変速機歯車の回転の速度を示す関連する周波数を有してよい。したがってセンサアセンブリ１１４は、変速機歯車の回転の速度を検出してよい。

【0032】

含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびその変形形態の使用は、その後に列挙される項目およびその等価物ならびに追加の項目を包含することが意図されている。したがって、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」およびその変形形態は、オープンエンド表現であり、本明細書では相互に入れ替え可能に使用することができる。

【0033】

フレーズ「少なくとも１つの」、「１つまたは複数の」および「および／または」は、本明細書で使用される際、接続的および非接続的の両方で機能するオープンエンド表現である。例えば、表現「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」、「Ａ、ＢまたはＣの少なくとも１つ」、「Ａ、ＢおよびＣの１つまたは複数」、「Ａ、ＢまたはＣの１つまたは複数」ならびに「Ａ、Ｂおよび／またはＣ」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢを合わせる、ＡとＣを合わせる、ＢとＣを合わせる、またはＡ、ＢおよびＣを合わせることを意味する。

【0034】

全ての指向性の指示語（例えば、近位、遠位、上部、下部、上向き、下向き、左、右、横方向、長手方向、前方、後方、頂部、底部、上、下、垂直方向、水平方向、半径方向、軸方向、時計回り、および反時計回り）は、本開示の読み手の理解を助けるために識別の目的のためだけに使用されており、とりわけ本開示の位置、配向または使用について限定を生むものではない。接続指示語（例えば、取り付けられる、結合される、接続される、および接合される）は、広く解釈されるべきであり、そうでないことが指摘されなければ、要素の集合間の中間部材および要素間の相対運動を含んでよい。したがって、接続指示語は、２つの要素が直接、互いに固定された関係で接続されることを必ずしも暗示するものではない。

【0035】

さらに、識別指示語（例えば、一次、二次、第１の、第２の、第３の、第４のなど）は、重要度または優先度を暗示することは意図されていないが、１つの機能を別のものから区別するのに使用される。図面は、単に例示の目的のためであり、本明細書に添付される図面の中で反映される寸法、位置、順序および相対的なサイズは変化する場合がある。

【0036】

さらに、用語「実質的」または「実質的に」ならびに用語「おおよそ」または「ほぼ」は、一部の実施形態では相互に入れ替え可能に使用することができ、当業者によって容認可能な任意の相対的測定法を使用して記述することができる。例えば、これらの用語は、意図される機能を提供することが可能な偏差を示すために、基準パラメータに対する比較として機能することができる。非制限的であるが、基準パラメータからの偏差は、例えば、１％未満、３％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満などの分量であってよい。

【0037】

本開示は、本明細書に記載される特有の実施形態によって範囲が制限されるべきではない。当然のことながら、本開示の他の種々の実施形態および本開示に対する修正形態も、本明細書に記載されるものに加えて、上述の説明および添付の図面から当業者に明らかになるであろう。したがって、そのような他の実施形態および修正形態は、本開示の範囲内にあることが意図されている。さらに、本開示は、特定の目的のために特定の環境での特定の実装形態の文脈で本明細書に記載されてきた。当業者は、有用性がそれに限定されないことを認識し、本開示は、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実施されてよい。したがって、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書に記載されるような本開示の全容および精神を考慮して解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】