CH701872A2

CH701872A2 - Device for contact-less detection of relative position of fastening rail and seat rail in passenger car, has Hall sensor, where magnetic field has magnetization vector enclosing acute angle with normals on region of Hall sensor

Info

Publication number: CH701872A2
Application number: CH14822009A
Authority: CH
Inventors: Joshua Lanter
Original assignee: Polycontact Ag
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-03-31

Abstract

The device has a sensor device (5) arranged at a movable component (2) or a stationary component and comprising a Hall sensor (8) with a laminar magnetic field-sensitive region (9) that is turned towards a magnetic field generating device (3). The magnetic field generating device is arranged in a magnet housing (4) and generates magnetic field with a magnetization vector (J) that encloses an acute angle with normals on the magnetic field-sensitive region. The magnetic field generating device has permanent magnets (7) whose polarities are opposite to each other.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Bauteile gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a device for non-contact detection of the position of two relatively displaceable components according to the preamble of patent claim 1.

[0002] Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, werden in zunehmendem Masse mit Sicherheitseinrichtungen wie Front-, Seiten und Kopfairbags ausgestattet. Durch diese Sicherheitseinrichtungen sollen die Insassen im Kollisionsfall geschützt und das Verletzungsrisiko herabgesetzt werden. Airbags müssen innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne entfaltet und aufgeblasen werden. Dazu kommen Treibladungen zum Einsatz, die den Airbag explosionsartig füllen und aus der jeweiligen Verkleidung hervortreten lassen. Die Anordnung der Airbags und die Wahl deren Grösse stellt einen Kompromiss dar, der den unterschiedlichen Grössen und dem unterschiedlichen Gewicht der Fahrzeuginsassen gerecht werden soll. Bei Frontairbags ist dazu vielfach auch vorgesehen, den Airbag in Abhängigkeit der Sitzposition der Fahrzeuginsassen verschieden stark aufzublasen. So wird der Airbag bei einem grossgewachsenen Insassen, dessen Fahrzeugsitz entsprechend weiter weg vom Armaturenbrett angeordnet ist, stärker aufgeblasen, als im Fall eines kleiner gewachsenen Fahrzeuginsassen, dessen Fahrzeugsitz in eine Position näher dem Armaturenbrett verschoben ist. Dadurch soll verhindert werden, dass ein näher am Armaturenbrett befindlicher Fahrzeuginsasse durch die Wucht eines mit voller Energie aufgeblasenen Airbags verletzt wird. Die Aufblasenergie für den Airbag wird entsprechend über abgestufte Mengen der Treibladung, die entzündet werden, gesteuert. Für die Steuerung der Aufblasenergie für den Airbag ist daher die Kenntnis des Abstandes des Fahrzeugsitzes vom Armaturenbrett von Bedeutung. Motor vehicles, especially passenger cars, are increasingly equipped with safety devices such as front, side and head airbags. These safety devices should protect the occupants in the event of a collision and reduce the risk of injury. Airbags must be deployed and inflated within a very short period of time. In addition, propellants are used, which fill the airbag explosively and let emerge from the respective panel. The arrangement of the airbags and the choice of their size represents a compromise that should meet the different sizes and the different weight of the vehicle occupants. In the case of front airbags, it is also often provided to inflate the airbag differently depending on the seating position of the vehicle occupants. Thus, in a tall occupant whose vehicle seat is located farther away from the instrument panel, the airbag is inflated more than in the case of a smaller grown vehicle occupant whose vehicle seat is shifted to a position closer to the instrument panel. This is to prevent a vehicle occupant closer to the dashboard from being injured by the force of an airbag inflated with full energy. The inflation energy for the airbag is controlled accordingly via graduated amounts of propellant charge that are ignited. For the control of inflation energy for the airbag, therefore, the knowledge of the distance of the vehicle seat from the dashboard is important.

[0003] In der Vergangenheit sind daher auch bereits verschiedene mechanische bzw. elektromechanische Systeme eingesetzt worden, um die Position des Fahrzeugsitzes zu bestimmen. Mechanische bzw. elektromechanische Detektorsysteme sind jedoch verschleissanfällig und können bei der Verstellung des Fahrzeugsitzes zu unangenehmen, unerwünschten Geräuschen führen. Im Zuge der zunehmenden Automatisierung werden Kraftfahrzeuge mehr und mehr mit elektrischen und elektronischen Komponenten ausgestattet, welche die Funktion der früheren mechanischen bzw. elektromechanischen Detektorsysteme übernehmen. So sind aus dem Stand der Technik auch bereits berührungslose Detektorvorrichtungen bekannt, mit denen die relative Position von zwei zueinander verschiebbaren Bauteilen erfassbar ist, um daraus ein entsprechendes Steuersignal zu generieren. Im Fall des Fahrzeugsitzes handelt es sich bei den relativ zueinander verschiebbaren Bauteilen beispielsweise um eine am Fahrzeugboden montierte Befestigungsschiene und eine fest mit dem Fahrzeugsitz verbundene Sitzschiene. Um die Relativposition der beiden Schienen feststellen zu können, ist beispielsweise an der Befestigungsschiene ein Magnetstreifen angebracht, entlang dem ein mit der Sitzschiene verbundener Hallsensor verschiebbar ist. Der Magnetstreifen kann, wie in der US-4 909 560 beschrieben, entlang seiner Längserstreckung mehrfach seine Polarität wechseln. Bei der Relativverschiebung entlang des Magnetstreifens ändert sich das Ausgangssignal des Hallsensors je nach Magnetpol. Dies ermöglicht eine inkrementale Detektion der Relativposition des Fahrzeugsitzes. Ein aus der DE-10 136 820 bekannter Positionssensor auf Basis eines Hallsensors erlaubt die Erkennung von zwei Sitzpositionen, vorne bzw. hinten, entsprechend einem geringen bzw. einem grossen Abstand vom Armaturenbrett. Um ein möglichst grosses auswertbares Signal des Hallsensors zu erzielen, schlagen beide Druckschriften vor, den Abstand zwischen den Magnetpolen und der Oberfläche des Hallsensors möglichst gering zu halten. In Verbindung mit den üblichen Fertigungs- und Montagetoleranzen, kann dies jedoch dazu führen, dass der Hallsensor bzw. dessen Gehäuse bei der Relativverschiebung der Befestigungsschiene und der Sitzschiene schleift. Abgesehen von der unerwünschten Geräuschentwicklung und dem erhöhten Verschiebewiderstand kann dieser schleifende Kontakt zu einer Beschädigung und zu einem Ausfall des Sensors führen. In the past, therefore, various mechanical or electromechanical systems have already been used to determine the position of the vehicle seat. However, mechanical or electromechanical detector systems are susceptible to wear and can lead to unpleasant, unwanted noise when adjusting the vehicle seat. In the course of increasing automation, motor vehicles are being equipped more and more with electrical and electronic components which take over the function of the earlier mechanical or electromechanical detector systems. Thus, non-contact detector devices are already known from the prior art with which the relative position of two mutually displaceable components can be detected in order to generate a corresponding control signal therefrom. In the case of the vehicle seat, the components which can be displaced relative to one another are, for example, an attachment rail mounted on the vehicle floor and a seat rail fixedly connected to the vehicle seat. In order to be able to determine the relative position of the two rails, a magnetic strip is attached to the mounting rail, for example, along which a Hall sensor connected to the seat rail is displaceable. The magnetic strip can, as described in US Pat. No. 4,909,560, repeatedly change its polarity along its longitudinal extent. With the relative displacement along the magnetic strip, the output signal of the Hall sensor changes depending on the magnetic pole. This allows an incremental detection of the relative position of the vehicle seat. A known from DE-10 136 820 position sensor based on a Hall sensor allows the detection of two seat positions, front or rear, corresponding to a small or a large distance from the instrument panel. In order to achieve the largest possible evaluable signal of the Hall sensor, both documents propose to keep the distance between the magnetic poles and the surface of the Hall sensor as low as possible. However, in conjunction with the usual manufacturing and assembly tolerances, this can cause the Hall sensor or its housing grinds in the relative displacement of the mounting rail and the seat rail. Apart from the unwanted noise and the increased displacement resistance, this sliding contact can lead to damage and failure of the sensor.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile der bekannten Positionssensoren zu beseitigen. Es soll eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Bauteile geschaffen werden, bei der der Sensor ein möglichst grosses auswertbares Signal liefert, gleichzeitig jedoch die Gefahr einer schleifenden Berührung mit demjenigen Bauteil, relativ zu dem der Sensor verschoben wird, verringert ist. Die Vorrichtung soll einfach und kostengünstig im Aufbau sein und eine einfache Montage erlauben. The object of the present invention is therefore to eliminate these disadvantages of the known position sensors. It is intended to provide a device for non-contact detection of the position of two components which can be displaced relative to each other, in which the sensor delivers the largest possible evaluable signal, but at the same time reduces the risk of sliding contact with that component relative to which the sensor is displaced. The device should be simple and inexpensive to build and allow easy installation.

[0005] Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgaben besteht in einer Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Bauteile, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The inventive solution of these objects consists in a device for non-contact detection of the position of two relatively movable components, as defined in independent claim 1. Further developments and / or advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

[0006] Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Bauteile, die in Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes auf, die an einem stationären Bauteil oder an einem relativ dazu verschiebbaren beweglichen Bauteil angebracht ist, sowie eine Sensoreinrichtung, die an dem jeweils anderen, beweglichen oder stationären Bauteil angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung ist mit einem Sensor mit wenigstens einem flächig ausgebildeten, magnetfeldempfindlichen Bereich ausgestattet, welcher der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes zugekehrt ist. Das von der Einrichtung erzeugte Magnetfeld weist einen Magnetisierungsvektor auf, der mit einer Senkrechten auf den flächig ausgebildeten magnetfeldempfindlichen Bereich einen spitzen Winkel einschliesst. By the invention, a device for non-contact detection of the position of two relatively movable components, which are arranged in proximity to each other, proposed. The device has a device for generating a magnetic field which is attached to a stationary component or to a movable relative to a movable component, and a sensor device which is arranged on the respective other, movable or stationary component. The sensor device is equipped with a sensor having at least one flat, magnetic-field-sensitive region, which faces the device for generating the magnetic field. The magnetic field generated by the device has a magnetization vector, which forms an acute angle with a perpendicular to the area-shaped magnetic field-sensitive area.

[0007] Indem die Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ein Magnetfeld aufspannt, dessen Magnetisierungsvektor gegenüber dem flächig ausgebildeten magnetfeldempfindlichen Bereich des Sensors der Sensoreinrichtung geneigt verläuft, vergrössert sich die auf den magnetfeldempfindlichen Bereich einwirkende erregende Magnetfeldkomponente. Dadurch wird der von der Magnetfeldkomponente im magnetfeldempfindlichen Bereich hervorgerufenen Effekt vergrössert, und das von der Sensoreinrichtung erzeugte, auswertbare Signal wird vergrössert. Dies erlaubt es wiederum, den Abstand zwischen der Sensoreinrichtung und der das Magnetfeld erzeugenden Einrichtung zu vergrössern. Dadurch ist aber bei der Relativverschiebung der beiden Bauteile die Gefahr einer schleifenden Berührung der Sensoreinrichtung mit dem stationären Bauteil bzw. mit dem verschieblichen Bauteil deutlich verringert. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist wesentlich unempfindlicher gegenüber Fertigungstoleranzen der Sensoreinrichtung und/oder der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes in Verbindung mit Toleranzen bei der Montage der Einrichtungen an den relativ zueinander verschiebbaren Bauteilen. Die geringere Empfindlichkeit gegenüber Fertigungs- und Montagetoleranzen vereinfacht insgesamt die Herstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung und wirkt sich vorteilhaft auf deren Kosten aus. By the means for generating a magnetic field spans a magnetic field whose magnetization vector is inclined with respect to the area-shaped magnetic field-sensitive region of the sensor sensor sensor, the magnetic field component acting on the magnetic field-sensitive area increases. As a result, the effect caused by the magnetic field component in the magnetic field sensitive area is increased, and the evaluable signal generated by the sensor device is increased. This in turn makes it possible to increase the distance between the sensor device and the magnetic field generating device. As a result, however, the risk of sliding contact of the sensor device with the stationary component or with the displaceable component is significantly reduced in the relative displacement of the two components. The inventive device is much less sensitive to manufacturing tolerances of the sensor device and / or the device for generating the magnetic field in conjunction with tolerances in the assembly of the devices to the relatively movable components. The lower sensitivity to manufacturing and assembly tolerances overall simplifies the production of the inventive device and has an advantageous effect on their cost.

[0008] Für die Verbesserung des Ausgangssignals der Sensoreinrichtung und aus Platzgründen erweisen sich Neigungswinkel in der Grössenordnung von etwa ± 60° bis etwa ± 85°, vorzugsweise etwa 75°, als zweckmässig. For the improvement of the output signal of the sensor device and for reasons of space prove tilt angle in the order of about ± 60 ° to about ± 85 °, preferably about 75 °, as appropriate.

[0009] Grundsätzlich kann die Sensoreinrichtung mit verschiedenen Arten von galvanomagnetischen Sensoren ausgestattet sein. Eine sehr einfache und Platz sparende Ausführungsvariante der Sensoreinrichtung umfasst einen Hallsensor mit wenigstens einem Hallmessfeld, welches parallel zur Verschieberichtung der relativ zueinander verschiebbaren Bauteile ausgerichtet ist. Hallsensoren sind in unterschiedlichen Bauweisen erhältlich und werden insbesondere auch als integrierte Bauteile angeboten, die bereits Verstärker und Auswertekomponenten auf dem Bauteil integriert aufweisen. In principle, the sensor device can be equipped with different types of galvanomagnetic sensors. A very simple and space-saving embodiment of the sensor device comprises a Hall sensor with at least one Hall measuring field, which is aligned parallel to the displacement direction of the relatively movable components. Hall sensors are available in different designs and are also offered in particular as integrated components that already have amplifiers and evaluation components integrated on the component.

[0010] In einer sehr einfachen und zuverlässigen Ausführungsvariante der Erfindung umfasst die Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes wenigstens einen Permanentmagneten. Permanentmagneten sind in unterschiedlichen Grössen, Formen und Magnetfeldstärken herstellbar; beispielsweise können sie auch in Folien eingelassen sein, die am jeweiligen Ort montierbar, insbesondere aufklebbar sind. Sie sind zuverlässig, robust und von externen Energieversorgungen unabhängig. In a very simple and reliable embodiment of the invention, the means for generating a magnetic field comprises at least one permanent magnet. Permanent magnets can be produced in different sizes, shapes and magnetic field strengths; For example, they can also be embedded in films which can be mounted at the respective location, in particular be glued. They are reliable, robust and independent of external power supplies.

[0011] Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann einen einzelnen Permanentmagneten umfassen, der derart angeordnet ist, dass bei der Relativverschiebung der beiden Bauteile über einen Verschiebeweg von beispielsweise 100 mm - 300 mm zwei voneinander verschiedene Zustände erfassbar sind. In einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung wechselt das von der Einrichtung erzeugte Magnetfeld wenigstens zweimal seine Polarität. Auf diese Weise kann ein noch grösserer Verschiebeweg abgedeckt werden. Dies wird beispielsweise dadurch umgesetzt, dass die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfelds wenigstens drei Permanentmagneten aufweist, wobei die Polaritäten bzw. die Magnetfeldvektoren benachbarter Permanentmagneten entgegengesetzt verlaufen. Die Anordnung einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Permanentmagneten mit jeweils entgegengesetzten Polaritäten erlaubt beispielsweise auch eine inkrementale Feststellung der absoluten Verschiebeposition. The inventive device may comprise a single permanent magnet, which is arranged such that in the relative displacement of the two components over a displacement of, for example, 100 mm - 300 mm two different states can be detected. In a further embodiment variant of the device according to the invention, the magnetic field generated by the device changes its polarity at least twice. In this way, an even larger displacement can be covered. This is implemented, for example, in that the device for generating the magnetic field has at least three permanent magnets, wherein the polarities or the magnetic field vectors of adjacent permanent magnets are opposite. The arrangement of a plurality of successive permanent magnets each having opposite polarities allows, for example, an incremental determination of the absolute displacement position.

[0012] Indem die Sensoreinrichtung mit Magnetfluss-Leitblechen ausgestattet ist, ergeben sich für die Anordnung des eigentlichen Magnetfeldsensors weitere Freiheitsgrade. Die Magnetfluss-Leitbleche konzentrieren den magnetischen Fluss gerade auf den magnetfeldempfindlichen Bereich und dienen überdies zur Abschirmung von Störfeldern. Dadurch wird das Signal zu Rauschen Verhältnis verbessert, und die Grösse des auswertbaren Ausgangssignals kann noch weiter erhöht werden. By the sensor device is equipped with magnetic flux guide plates, resulting in the arrangement of the actual magnetic field sensor more degrees of freedom. The magnetic flux baffles concentrate the magnetic flux straight on the magnetic field sensitive area and also serve to shield interference fields. This improves the signal to noise ratio, and the size of the evaluable output signal can be further increased.

[0013] Die erfindungsgemäss ausgebildete Vorrichtung ist grundsätzlich bei allen Anwendungen einsetzbar, in denen eine Kenntnis über eine Relativverschiebung von zwei benachbarten Bauteilen erforderlich ist, um daraus weitere Aktionen abzuleiten. Eine beispielsweise Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung stellt das Erkennen der Position der Fahrzeugsitze, insbesondere der Vordersitze, in einem Kraftfahrzeug dar, um positionsabhängig den Aufblasgrad von Airbags zu steuern. In dieser Anwendung handelt es sich bei den relativ zueinander verschiebbaren Bauteilen um eine Befestigungsschiene und eine Sitzschiene der Sitzbefestigung. The inventively designed device is basically used in all applications in which a knowledge of a relative displacement of two adjacent components is required to derive further actions therefrom. An example application of the device according to the invention is the recognition of the position of the vehicle seats, in particular the front seats, in a motor vehicle in order to control the degree of inflation of airbags in a position-dependent manner. In this application, the relatively movable components are a mounting rail and a seat rail of the seat mounting.

[0014] Zur Verhinderung von fehlerhaften Signalen erweist es sich von Vorteil, wenn die Sensoreinrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist, welches die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes im Überdeckungsfall wenigstens bereichsweise umgreift. Durch das Umgreifen kann verhindert werden, dass die Sensoreinrichtung von dem Bauteil, an dem sie befestigt ist, abfällt. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann die Sensoreinrichtung dazu in einem ringförmigen Gehäuse angeordnet sein, welches das stationäre Bauteil mit der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes, beispielsweise einen Magnetfeldstreifen, vollständig umschliesst. To prevent erroneous signals, it proves advantageous if the sensor device is arranged in a housing which surrounds the means for generating the magnetic field in the overlap case at least partially. By embracing can be prevented that the sensor device from the component to which it is attached, drops. In a further embodiment variant of the invention, the sensor device can be arranged in an annular housing which completely encloses the stationary component with the device for generating the magnetic field, for example a magnetic field strip.

[0015] Indem das die Sensoreinrichtung aufnehmende Gehäuse an ihrer der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes zugewandten Seite eine annähernd konkave Querschnittskontur aufweist, kann trotz des vergrösserten Abstandes zwischen der Sensoreinrichtung und der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes verhindert werden, dass ferritische Gegenstände in den Zwischenraum gelangen. Auch dadurch können Fehlfunktionen der erfindungsgemässen Vorrichtung vermieden werden. Dieser Effekt kann noch dadurch verbessert werden, dass auch die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes in einem Magnetengehäuse angeordnet ist, welches im vom Gehäuse für die Sensoreinrichtung umgriffenen Bereich eine im Wesentlichen konvexe Querschnittskontur aufweist. By the housing receiving the sensor device on its side facing the means for generating the magnetic field has an approximately concave cross-sectional contour, despite the increased distance between the sensor device and the means for generating the magnetic field can be prevented that ferritic objects get into the space , This also malfunction of the inventive device can be avoided. This effect can be further improved by the fact that the device for generating the magnetic field is also arranged in a magnet housing which has a substantially convex cross-sectional contour in the area encompassed by the housing for the sensor device.

[0016] Eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung sieht vor, dass das Magnetfeld bei Überdeckung der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes und der Sensoreinrichtung kurzgeschlossen wird. Dazu sind in der Umgebung der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes ferritische Bauteile derart angeordnet sind, dass in Verbindung mit der Sensoreinrichtung ein Kurzschluss des erzeugten Magnetfeldes erzielbar ist. Unter Kurzschluss des Magnetfeldes wird dabei eine Anordnung verstanden, welche dazu führt, dass die Magnetfeldlinien kürzestmögliche Wege beschreiten und dabei weitgehend durch ferritische Bauteile geführt sind. Zweckmässigerweise umfassen die ferritischen Bauteile auch die Befestigungsschiene für die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes. Durch diese Anordnung kann die Wirkung des Magnetfeldes auf die Sensoreinrichtung noch weiter verstärkt werden, und Störeinflüsse durch externe Magnetfelder werden weitgehend abgeschirmt. A further embodiment variant of the device according to the invention provides that the magnetic field is short-circuited when the device for generating the magnetic field and the sensor device is covered. For this purpose, ferritic components are arranged in the vicinity of the device for generating the magnetic field such that a short circuit of the generated magnetic field can be achieved in conjunction with the sensor device. A short circuit of the magnetic field is understood to mean an arrangement which causes the magnetic field lines to travel as short as possible and is largely guided by ferritic components. Conveniently, the ferritic components also include the mounting rail for the means for generating the magnetic field. By this arrangement, the effect of the magnetic field on the sensor device can be further enhanced, and interference by external magnetic fields are largely shielded.

[0017] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Prinzipdarstellungen von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen Vorrichtung. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer schematischer Darstellung: <tb>Fig. 1<sep>eine Seitenansicht eines Abschnitts einer Sitzbefestigung mit stationärer Befestigungsschiene und relativ dazu verschiebbarer Sitzschiene; <tb>Fig. 2<sep>eine Querschnittsdarstellung der Sitzbefestigung gemäss Fig. 1 im Überdeckungsfall; <tb>Fig. 3<sep>eine Querschnittsdarstellung gemäss Fig. 2mit einem Permanentmagneten mit um 90° versetzter Polarität; und <tb>Fig. 4<sep>eine analoge Querschnittsdarstellung einer Vorrichtung, bei der das Magnetfeld kurzgeschlossen wird.Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of schematic representations of embodiments of the inventive device. It shows in a non-scale schematic representation: <Tb> FIG. 1 <sep> is a side view of a portion of a seat mount with stationary mounting rail and seat rail relatively movable thereto; <Tb> FIG. 2 <sep> is a cross-sectional view of the seat attachment according to FIG. 1 in the overlapping case; <Tb> FIG. 3 is a cross-sectional view according to FIG. 2 with a permanent magnet with a polarity offset by 90 °; and <Tb> FIG. 4 is an analog cross-sectional view of a device in which the magnetic field is short-circuited.

[0018] Fig. 1 zeigt schematisch einen Abschnitt einer Sitzbefestigung, beispielsweise der Vordersitze eines Kraftfahrzeuges. Die Sitzbefestigung umfasst eine am Boden des Kraftfahrzeuges befestigte stationäre Befestigungsschiene 1 und eine relativ dazu in Längsrichtung verschiebbare Sitzschiene 2, die mit einem Fahrzeugsitz verbunden ist. Die Relativverschiebbarkeit der beiden Schienen 1, 2 in Längsrichtung ist durch den Doppelpfeil P angedeutet. An der Befestigungsschiene 1 ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes 3 montiert, die innerhalb eines Magnetengehäuses 4 angeordnet ist. Die relativ dazu längsverschiebbare Sitzschiene 2 trägt eine Sensoreinrichtung 5, die innerhalb eines Gehäuses 6 angeordnet ist. Die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes 3 und die Sensoreinrichtung 5 bilden zusammen eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Bauteile bzw. im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Sitzposition. Sie sind derart angeordnet und ausgebildet, dass bei einer Verschiebestrecke von etwa 100 mm - 300 mm, entlang der die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes 3 überfahren wird, von der Sensoreinrichtung 5 wenigstens zwei voneinander verschiedene Zustände detektierbar sind, welche den Zuständen «Sitz in vorderer Position» bzw. «Sitz in zurückgefahrener Position» entsprechen. In Abhängigkeit der detektierten Sitzposition kann dann beispielsweise der Aufblasgrad eines Airbags gesteuert werden. Fig. 1 shows schematically a portion of a seat attachment, such as the front seats of a motor vehicle. The seat attachment comprises a fixed to the floor of the vehicle stationary mounting rail 1 and a relative thereto longitudinally displaceable seat rail 2, which is connected to a vehicle seat. The Relativverschiebbarkeit the two rails 1, 2 in the longitudinal direction is indicated by the double arrow P. On the mounting rail 1, a device for generating a magnetic field 3 is mounted, which is arranged within a magnet housing 4. The relative thereto longitudinally displaceable seat rail 2 carries a sensor device 5, which is arranged within a housing 6. The device for generating the magnetic field 3 and the sensor device 5 together form a device for non-contact detection of the position of two relatively displaceable components or in the illustrated embodiment, a device for determining the relative seating position. They are arranged and designed so that at a displacement distance of about 100 mm - 300 mm, along which the means for generating the magnetic field 3 is passed, at least two mutually different states of the sensor device 5 are detected, which the states «seat in front Position or seat in retracted position. Depending on the detected seat position then, for example, the degree of inflation of an airbag can be controlled.

[0019] Fig. 2 zeigt einen Querschnitt der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes 3 und der Sensoreinrichtung 5 im Zustand der Überdeckung. Die Befestigungsschiene trägt wiederum das Bezugszeichen 1, die Sitzschiene ist mit 2 bezeichnet. Die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes 3 weist wenigstens einen Permanentmagneten 7 auf, der innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 5 umfasst einen Hallsensor 8 mit wenigstens einem Hallmessfeld 9, welches dem Permanentmagneten 7 zugewandt ist. Die Polarität des Permanentmagneten 7 bzw. der Vektor seiner Magnetisierung ist durch den Pfeil J angedeutet. Gemäss der Erfindung schliesst der Vektor der Magnetisierung J mit einer Senkrechten S auf das Hallmessfeld 9 einen spitzen Winkel α ein. Der Winkel α beträgt etwa 60° bis etwa 85°, vorzugsweise etwa 75°. Fig. 2 shows a cross section of the means for generating the magnetic field 3 and the sensor device 5 in the state of overlap. The mounting rail in turn bears the reference numeral 1, the seat rail is denoted by 2. The device for generating the magnetic field 3 has at least one permanent magnet 7, which is arranged within the housing 4. The sensor device 5 comprises a Hall sensor 8 with at least one Hall measuring field 9, which faces the permanent magnet 7. The polarity of the permanent magnet 7 or the vector of its magnetization is indicated by the arrow J. According to the invention, the vector of the magnetization J encloses an acute angle α with a perpendicular S on the Hall measuring field 9. The angle α is about 60 ° to about 85 °, preferably about 75 °.

[0020] Aus der Darstellung in Fig. 2ist ersichtlich, dass das Gehäuse 6 der Sensoreinrichtung 5 das Magnetengehäuse 4 etwa im Polbereich des Permanentmagneten 7 um mehr als 90° umgreift. Dazu weist das Gehäuse 6 der Sensoreinrichtung 5 im dem Magnetengehäuse 4 zugewandten Bereich eine annähernd konkave Querschnittskontur auf. Das Magnetengehäuse 4 weist im umgriffenen Bereich eine im Wesentlichen konvexe Querschnittskontur auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass trotz der grösseren Spaltweite von etwa 0,5 mm bis etwa 7 mm keine ferritischen Gegenstände im Messbereich verbleiben. Vielmehr werden diese in den ausserhalb des Wirkungsbereichs des Hallsensors befindlichen Bereich des Permanentmagneten 7 bzw. des Magnetengehäuses 4 gleiten, wo sie das vom Hallmessfeld 9 erfasste Magnetfeld des Hallsensors 8 nicht verfälschen können. It can be seen from the illustration in FIG. 2 that the housing 6 of the sensor device 5 surrounds the magnet housing 4 approximately more than 90 ° in the pole region of the permanent magnet 7. For this purpose, the housing 6 of the sensor device 5 in the region facing the magnet housing 4 has an approximately concave cross-sectional contour. The magnet housing 4 has a substantially convex cross-sectional contour in the encompassed area. This can ensure that despite the larger gap width of about 0.5 mm to about 7 mm no ferritic objects remain in the measuring range. Rather, they will slide into the area of the permanent magnet 7 or of the magnet housing 4 located outside the effective range of the Hall sensor, where they can not falsify the magnetic field of the Hall sensor 8 detected by the Hall measuring field 9.

[0021] Das in Fig. 3 im Prinzip dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung entspricht vom Aufbau her weitgehend demjenigen der Fig. 2. Daher bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Auf die Darstellung der Befestigungsschiene und der Sitzschiene wurde verzichtet. Dadurch soll symbolisiert werden, dass die Anordnung der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes 3 und der Sensoreinrichtung 5 auch umgekehrt sein kann, d.h. dass die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes 3 an der Sitzschiene und die Sensoreinrichtung 5 an der Befestigungsschiene angeordnet sein kann. Der Unterschied zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass der Permanentmagnet 7 eine gegenüber dem Permanentmagneten in Fig. 2um 90° gedrehte Polarisierung bzw. Magnetisierung J aufweist. Der Vektor der Magnetisierung J schliesst mit einer Senkrechten S auf das Hallmessfeld 9 des Hallsensors 8 wiederum einen spitzen Winkel α ein, der etwa 60° bis etwa 85°, vorzugsweise etwa 75°, beträgt. Die konvex-konkave Ausbildung des Magnetengehäuses 4 bzw. des Gehäuses 6 für die Sensoreinrichtung 5 entspricht derjenigen gemäss Fig. 2. The illustrated in Fig. 3 in principle embodiment of the inventive device largely corresponds in structure to that of Fig. 2. Therefore, like reference numerals designate the same elements. On the representation of the mounting rail and the seat rail has been omitted. This is to symbolize that the arrangement of the device for generating the magnetic field 3 and the sensor device 5 can also be reversed, i. the device for generating the magnetic field 3 on the seat rail and the sensor device 5 on the mounting rail can be arranged. The difference from the exemplary embodiment shown in FIG. 2 is that the permanent magnet 7 has a polarization or magnetization J rotated by 90 ° with respect to the permanent magnet in FIG. The vector of the magnetization J with a perpendicular S on the Hall measuring field 9 of the Hall sensor 8 again includes an acute angle α, which is about 60 ° to about 85 °, preferably about 75 °. The convex-concave configuration of the magnet housing 4 or of the housing 6 for the sensor device 5 corresponds to that according to FIG. 2.

[0022] Fig. 4 zeigt schliesslich eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Bauteile. Die Anordnung der Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes 3 und der Sensoreinrichtung 5 entspricht weitgehend derjenigen aus Fig. 2. Gleiche Elemente sind daher auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zum Unterschied von der Ausführungsvariante in Fig. 2 weist der Permanentmagnet 7 eine um 90° gedrehte Polarisierung bzw. Magnetisierung J auf, wie sie bereits anhand von Fig. 3 erläutert wurde. Der Vektor der Magnetisierung J schliesst mit einer Senkrechten auf das Hallmessfeld des Hallsensors 8 wiederum einen spitzen Winkel ein (nicht eingezeichnet). Im Gehäuse 6 für den Hallsensor 8 sind magnetische Flussleitbleche 12, 13 angeordnet, welche die magnetischen Feldlinien zum Hallsensor 8 hin konzentrieren. Auch der Permanentmagnet 7 ist von ferritischen Bauteilen 1, 10, 11 umgeben, welche die magnetischen Feldlinien konzentrieren. Insbesondere stellt bildet die Befestigungsschiene 1 einen Bestandteil dieser Flusskonzentratoren. Der Permanentmagnet 7 ist somit nahezu vollständig von Flussleitblechen bzw. Flusskonzentratoren umgeben. Dadurch wird das vom Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld bei der Überdeckung des Hallsensors 8 und des Permanentmagneten 7 praktisch kurzgeschlossen. Die Flussleitbleche und Flusskonzentratoren bilden gleichzeitig eine Abschirmung gegen äussere magnetische Störfelder. Dadurch können der Signal zu Rauschen Abstand und die Grösse des auswertbaren Ausgangssignals des Hallsensors 8 deutlich erhöht werden. Dadurch ist die gesamte Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Position zweier relativ zueinander verschiebbarer Bauteile weniger empfindlich hinsichtlich Fertigungs- und Montagetoleranzen. Ein schleifender Kontakt der Sensoreinrichtung 5 mit der Befestigungsschiene 1 bzw. mit dem Magnetengehäuse 4 kann dadurch vermieden werden. Finally shows a schematic representation of a further embodiment of the inventive device for non-contact detection of the position of two relatively movable components. The arrangement of the means for generating the magnetic field 3 and the sensor device 5 largely corresponds to that of Fig. 2. The same elements are therefore provided with the same reference numerals. In contrast to the embodiment in FIG. 2, the permanent magnet 7 has a polarization or magnetization J rotated by 90 °, as has already been explained with reference to FIG. 3. The vector of the magnetization J again encloses an acute angle with a perpendicular to the Hall measuring field of the Hall sensor 8 (not shown). In the housing 6 for the Hall sensor 8 magnetic flux guide plates 12, 13 are arranged, which concentrate the magnetic field lines to the Hall sensor 8 out. Also, the permanent magnet 7 is surrounded by ferritic components 1, 10, 11, which concentrate the magnetic field lines. In particular, the fastening rail 1 forms a part of these flux concentrators. The permanent magnet 7 is thus almost completely surrounded by flux baffles or flux concentrators. As a result, the magnetic field generated by the permanent magnet at the coverage of the Hall sensor 8 and the permanent magnet 7 is practically shorted. The flux baffles and flux concentrators simultaneously form a shield against external magnetic interference fields. As a result, the signal to noise distance and the size of the evaluable output signal of the Hall sensor 8 can be significantly increased. As a result, the entire device for non-contact detection of the position of two relatively movable components is less sensitive to manufacturing and assembly tolerances. A sliding contact of the sensor device 5 with the mounting rail 1 or with the magnet housing 4 can be avoided.

[0023] Die Erfindung ist am Beispiel einer Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes erläutert worden, die nur einen einzigen Permanentmagneten aufweist. Es können aber auch mehrere Permanentmagneten vorgesehen sein, die nebeneinander entlang der Länge beispielsweise der Befestigungsschiene angeordnet sind. Benachbarte Magneten weisen dabei immer jeweils entgegengesetzte Polaritäten auf. Beim Überfahren der Permanentmagneten mit voneinander verschiedenen Polaritäten werden vom Hallsensor jeweils auch voneinander verschiedene Signale erzeugt. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung ändert das Magnetfeld daher wenigstens zweimal seine Polarität. Dadurch vergrössert sich die Länge der überwachbaren Verschiebestrecke. Bei einer Anordnung einer Vielzahl von Permanentmagneten mit jeweils entgegengesetzter Polarität besteht sogar die Möglichkeit, über eine inkrementale Messung die Absolutposition beispielsweise eines Fahrzeugsitzes zu ermitteln. The invention has been explained using the example of a device for generating a magnetic field having only a single permanent magnet. But it can also be provided a plurality of permanent magnets, which are arranged side by side along the length, for example, the mounting rail. Adjacent magnets always have opposite polarities. When passing over the permanent magnet with different polarities from each other different signals are generated by the Hall sensor. In a non-illustrated embodiment of the invention, therefore, the magnetic field changes at least twice its polarity. This increases the length of the monitorable displacement path. In an arrangement of a plurality of permanent magnets, each with opposite polarity, it is even possible to determine the absolute position of, for example, a vehicle seat via an incremental measurement.

[0024] Die Erfindung wurde zwar am Beispiel der Detektion der Verschiebeposition (relativ, absolut) eines Fahrzeugsitzes erläutert. Grundsätzlich ist die erfindungsgemässe Vorrichtung aber für alle Anwendungen geeignet, in denen zwei benachbarte Bauteile relativ zueinander längsverschoben werden und aus der Kenntnis der relativen oder absoluten Position weitere Aktionen abgeleitet werden sollen. Although the invention has been explained using the example of the detection of the displacement position (relative, absolute) of a vehicle seat. In principle, however, the device according to the invention is suitable for all applications in which two adjacent components are longitudinally displaced relative to one another and further actions are to be derived from the knowledge of the relative or absolute position.

Claims

1. A device for non-contact detection of the position of two relatively displaceable components, which are arranged in proximity to each other, with a device for generating a magnetic field (3) which is mounted on a stationary component (1) or on a movable relative thereto movable member , and a sensor device (5), which is arranged on the respective other, movable (2) or stationary component and a sensor (8) having at least one area formed magnetic field sensitive area (9), which the means for generating the magnetic field ( 3), characterized in that the magnetic field generated by the device (3) has a magnetization vector (J) which encloses an acute angle (α) with a vertical (S) on the area-shaped magnetic field-sensitive region (9).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the angle (α) is about 60 ° to about 85 °.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the angle (α) is about 75 °.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor device (5) comprises a Hall sensor (8) having at least one Hall measuring field (9), which parallel to the displacement direction (P) of the relatively movable components (1, 2 ) is aligned.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the means for generating a magnetic field (3) comprises at least one permanent magnet (7).

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the magnetic field generated by the device changes its polarity at least twice.

7. The device according to claim 6, characterized in that the means for generating the magnetic field comprises at least three permanent magnets, wherein the polarities of adjacent permanent magnets are opposite.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device comprises magnetic flux guide plates (12, 13).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the relatively displaceable components comprise a mounting rail (1) and a seat rail (2) of a seat attachment in a motor vehicle.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (5) in a housing (6) is arranged, which surrounds the means for generating the magnetic field (3) in the overlap case at least partially.

11. The device according to claim 10, characterized in that the sensor device (5) receiving housing (6) on its means for generating the magnetic field (3) facing side has an approximately concave cross-sectional contour.

12. The device according to claim 11, characterized in that the means for generating the magnetic field (3) in a magnet housing (4) is arranged, which in the housing (6) for the sensor device (5) encompassed region has a substantially convex cross-sectional contour ,

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the vicinity of the means for generating the magnetic field (3) ferritic components (1, 10, 11) are arranged such that in conjunction with the sensor device (5) a short circuit of generated magnetic field is achieved.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the ferritic components comprise the mounting rail (1) on which the means for generating the magnetic field (3) is mounted.