CN101952606A - 缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缸，具有：在缸壳体(12)内运行的活塞(14)，该活塞(14)固定在缸杆(16)上并且可以绕缸纵轴线(L)转动；以及位置传感器(18)，位置传感器(18)包括传感器磁体(20)和与传感器磁体(20)共同作用的传感器元件(22)，并且位置传感器(18)构造用于检测相对于缸壳体(12)的缸杆位置。按照本发明设置为，传感器磁体(20)关于缸杆(16)可转动地固定在缸杆上并且关于缸壳体(12)抗扭地引导。

Description

缸

技术领域

本发明涉及一种缸，具有：在缸壳体内运行的活塞，该活塞固定在缸杆上并且可以围绕缸轴线转动；以及位置传感器，该位置传感器包括传感器磁体和与传感器磁体共同作用的传感器元件，其中，构造传感器磁体用于检测相对于缸壳体的缸杆位置。此外，相邻布置的传感器可能受到子磁体干扰。

背景技术

例如由DE 20 2005 005 508 U1公知这种活塞。在此，在该活塞上布置有对磁性环进行补充的子磁体，这些子磁体的磁场由磁场传感器来检测。这种活塞的缺点在于其高昂的制造开支。

由DE 20 2007 001 020 U1公知一种流体缸，带有对于活塞位置的位置检测装置。同样地，缺点在于，即，缸制造花费大并且不利于维护。

发明内容

本发明基于如下任务，提供一种易于制造的缸，此外，这种缸易于维护并且对周围的传感器影响不太强烈。

本发明通过如下依据类属的缸来解决所述问题，在该缸中，传感器磁体以关于缸杆可转动的方式固定在缸杆上并且关于缸壳体抗扭地引导。

有利之处在于，这种缸易于制造。因此，可以使用标准缸，仅须在该标准缸上固定特制的位置传感器。另一优点在于，位置传感器在周向上绝不需要额外的结构空间，从而缸在周向上很窄地构造。

另一优点在于，使用非常小的磁体，这可以降低生产成本。同时，漏磁场明显减小，由此，周围的传感器受到较小的影响。

在本申请的范围内，对于缸杆特别地理解为是每个如下构件，其关于活塞的操作方向与活塞固定耦合。因此，该缸杆可以包括多个子缸杆，所述子缸杆式推移稳定的或者通过铰链彼此挨着固定。对于“一个物体关于另一物体抗扭地布置”这一特征特别地可以理解为：不能自由转动，例如转过多圈。但这不排除的是，可能枢转过例如小于20°的很小的角度范围。

按照优选的实施方式，传感器磁体仅在缸杆的缸杆圆周角的一小部分上延伸。因为传感器磁体关于缸壳体抗扭地引导，所以仅需使传感器磁体始终朝向传感器元件。在缸杆的背向传感器元件的侧上，不需要磁性元件，并且该磁性元件可能甚至是有害的，这是因为可能影响周围的传感器。具有优点的是，磁性元件可以制造得很小并且因此成本低廉。另一个优点在于，包围传感器磁体的磁场只紧邻传感器元件。由此，避免了磁性干扰场，否则该干扰场可能对其他布置在附近的传感器产生干扰。此外，具有优点的是，较小的传感器磁体较少地受到外部磁场影响，这在其那方面提高了测量精确度。

已证实的是，足够并且具有优点的是，传感器磁体在缸杆的小于三分之一的缸杆圆周角上延伸，特别是在小于五分之一的缸杆圆周角上延伸。甚至可行的是，传感器磁体在小于70°缸杆圆周角上延伸，或者甚至在小于45°的缸杆圆周角上延伸。

当传感器磁体为扇形时，则获得可特别简单地制造的传感器磁体。这特别具有优点的是，这种传感器磁体在给定磁场强度的情况下，在径向上构造得特别小。

当将传感器磁体固定在适配器上时，获得在结构上特别简单的活塞，其中，该适配器在背向传感器元件的侧上不具有磁化材料并且关于缸杆纵向在至少一个方向上不可推移地固定在缸杆上。通过适配器在朝向传感器元件的侧上不具有磁化材料，则避免了在空间上伸展的、可能干扰定位于周围的磁场传感器的磁场。通过取消磁化材料，缸还可以特别简单地、成本低廉地制造。对于“适配器关于缸杆纵向在至少一个方向上可推移地固定在缸杆上”这一特征，特别是理解为，活塞在至少一个方向上的运动始终导致适配器在相同方向上的运动。换句话说，适配器在至少一个方向上被缸杆带动。

优选的是，适配器绕缸杆纵向抗扭地在引导套筒内引导。对此，特别地可以理解为，引导套筒相对于缸壳体静止，从而适配器相对于缸壳体不能实施转动运动。但是转过小角度的枢转运动是可以的。此外，不需要将缸壳体与引导套筒直接彼此相连。因此，可行的是，例如缸壳体和引导套筒共同固定在第三物体上。

当适配器具有引导槽时，获得特别简单并且不容易受干扰的结构，将引导套筒的引导突起部嵌合入该引导槽中。不言而喻地，另选地或者附加地可行的是，适配器具有嵌入引导套筒的凹部内的引导突起部。

缸杆优选具有用于适配器的止挡，其中，活塞包括相对于缸壳体抗扭地固定的弹簧，特别是螺旋弹簧，该弹簧将适配器预紧到止挡上。在此，适配器抗扭地固定在弹簧上，从而适配器相对于缸壳体是抗扭的。例如设置为，螺旋弹簧围绕缸杆并且固定在适配器上，例如夹持在适配器上。然后，在与适配器相对置的侧上相对于缸壳体抗扭地支承有螺旋弹簧。于是，该适配器可以绕缸杆纵轴线实施程度很小的枢转运动，但是通过所述弹簧始终被压回静止位置。这种结构具有的优点是，特别易于制造和维护。

特别具有优点的是，将上面介绍的活塞应用于自动或者半自动变速器所用的变速器执行机构中。在此，缸可以优选构造用于切换变速器的挡位槽(Gasse)。在这种变速器执行机构中既不允许抗扭地构造用于切换挡位槽的挡位槽杆也不允许抗扭地构造用于操作该挡位槽杆的缸。因此，在公知的变速器执行机构中设置有与传感器元件共同作用的环状磁体。但已经证实的是，这种环状磁体可能影响到周围的传感器，例如影响到用于获知变速器挡位的挡位传感器或者用于获知变速器的分挡级(Splitstufe)的切换位置的分挡传感器。通过按照本发明的缸解决了所述问题，按照本发明的缸可以是气动缸或者液压缸。

位置传感器优选构造为对变速器挡位槽杆位置进行检测的挡位槽传感器。在这种情况下，传感器磁体是挡位槽传感器磁体并且传感器元件是挡位槽传感器元件。传感器元件优选为磁感应式传感器元件，特别是为PLCD-传感器元件(PLCD，permanet magnet linear contact-lessdisplacement：永磁线性非接触位移，线性非接触的具有永磁体的位移传感器)。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明的实施例。

其中：

图1示出按照本发明的缸的截面图，

图2示出依照图1的缸的分解图，

图3示出依照第二实施方式的按照本发明的缸的一部分部件的侧视图，

图4示出按照本发明的缸的第二实施方式，该缸是按照本发明的变速器执行机构的一部分，以及

图5示出依照图4的缸的细节截面视图。

具体实施方式

图1示出缸10，具有在缸壳体12中运行的活塞14，该活塞14固定在缸杆16上并且以可绕缸杆纵轴线L转动的方式固定。

此外，缸10包括位置传感器18，位置传感器18包括传感器磁体20和与传感器磁体20共同作用的传感器元件22。该位置传感器18以如下方式构造，即，位置传感器18对活塞14在相对于缸杆纵轴线L的高度上的位置进行检测。

活塞14关于缸壳体12可绕纵轴线L转过转角

传感器磁体20关于缸壳体12始终与传感器元件22相对置地布置，方法是：传感器磁体20关于缸壳体12抗扭地布置。此外，传感器磁体20固定在适配器24上。例如将传感器磁体20注塑、粘接或夹持在适配器24中。活塞14和缸杆16相对于适配器24是可转动的。适配器24在第一方向R1上沿缸杆纵轴线L可推移地支承在缸杆16上。此外，适配器24呈环状地包围缸杆16并且与缸杆16一起形成余隙配合部26。

适配器24不能关于反向于第一方向R₁的第二方向R₂相对于活塞14运动，这是因为适配器14止挡在由活塞14的面所形成的止挡28上。

适配器24是塑料压铸件，该塑料压铸件是无磁性的并且不可被磁化，从而仅在传感器磁体20周围存在永磁场。构造有传感器元件22，以便以空间分辨的方式

对沿缸纵轴线L的磁场进行测量并且由此确定活塞14的位置。将螺旋弹簧30安装到适配器24上，例如夹装到适配器24上。由此，螺旋弹簧抗扭地固定在适配器24上。螺旋弹簧30以其背向适配器24的端部抗扭地固定在缸壳体14上的容纳槽32中。由此，传感器磁体20可以在小角度范围内绕缸纵轴线L枢转，但始终被螺旋弹簧30引导回到预先给定的转角位置。

图2示出布置在缸壳体12中的部件的分解图，其中，也可以看到活塞14的密封胶垫34。可以看到的是，传感器磁体20只关于缸杆16的缸杆圆周角的一小部分延伸。换句话说，可以在周向上依次布置大量传感器磁体20，直至缸杆16在径向上被传感器磁体20完全包围。对缸杆圆周角的确定继续在下面结合图4详细阐述。

图3示出按照本发明的缸的第二实施方式的部件。在这个实施方式中与按照图2的实施方式不同，缸杆16既不贯穿适配器24，也不贯穿螺旋弹簧30。在不论是依照图2的还是依照图3的两个实施方式中，适配器24连同传感器磁体20以及螺旋弹簧30都布置在缸壳体12中。但是可另选地，同样可行的是，适配器24和螺旋弹簧30布置在缸壳体12的外部。

图4示出按照本发明的缸的另一实施方式，其中，缸壳体12为了清楚起见已经略去。缸杆16贯穿对扇形传感器磁体20进行保持的适配器24。为此，适配器24具有传感器磁体容纳部36和夹紧突起部38。将传感器磁体20容纳在传感器磁体容纳部36内并且由夹紧突起部38进行紧固。

适配器24又可以绕缸杆16的缸杆纵轴线L枢转过转角

此外，传感器磁体20在缸杆圆周角α上延伸，该缸杆圆周角如线条草绘那样确定。此外，撑开测量平面E，缸杆纵轴线L穿过该测量片面E地分布。缸杆圆周角α是存在于两个测量平面E之间的角，这两个测量平面E垂直地与传感器磁体20的外侧接触。缸杆圆周角α越小，漏磁场对可能的周围传感器负面影响就越小。图4中α大约(ungeführt)为90°。

适配器24在按照图4的实施方式中具有引导槽40，引导套筒44的引导凸鼻42嵌入引导槽40中(参见图5)。

如图4所示地，适配器24通过螺栓46与活塞14固定连接并且由此相对于活塞14不可运动。活塞14相对于缸杆16是可转动的，从而适配器24关于缸轴线是可转动的。换句话说，缸杆16关于适配器24是可转动的并且进而关于传感器磁体20是可转动的。

图5示出缸10的截面图，缸10的内部部件在图4中示出。可以看到的是，引导套筒44安装在缸壳体14的端部上并且对缸壳体14用O形圈48来密封。在图5中，密封胶垫34直接安置在活塞14上。但是也可以考虑，将密封胶垫34设置在适配器24上。此外，同样可行的是，如在所介绍的第一实施方式中，适配器24可相对于活塞14扭转，从而活塞可以在缸壳体12中转动，而传感器磁体20不从其相对于传感器元件22的位置移出。此外。可行的是，适配器24表现为活塞14的整合式组成部件。

通过将引导凸鼻42嵌入到适配器24的引导槽40中，缸杆16可以关于缸壳体自由转动，并且传感器磁体仍关于缸壳体12抗扭地引导。

Claims (10)

1.缸，具有：

(a)在缸壳体(12)内运行的活塞(14)，所述活塞(14)

(i)固定在缸杆(16)上并且

(ii)能够绕缸纵轴线(L)转动；以及

(b)位置传感器(18)，所述位置传感器(18)包括：

(i)传感器磁体(20)和

(ii)与所述传感器磁体(20)共同作用的传感器元件(22)，并且

(iii)被构造用于检测相对于所述缸壳体(12)的缸杆位置，

其特征在于，

(c)所述传感器磁体(20)

(i)关于所述缸杆(16)能转动地固定在所述缸杆上，并且

(ii)关于所述缸壳体(12)抗扭地引导。

2.按照权利要求1所述的缸，其特征在于，所述传感器磁体(20)仅在所述缸杆(16)的缸杆圆周角(α)的一小部分上延伸。

3.按照权利要求2所述的缸，其特征在于，所述传感器磁体(20)在所述缸杆(16)的小于三分之一的缸杆圆周角(α)上延伸，特别是在所述缸杆(16)的小于五分之一的缸杆圆周角(α)上延伸。

4.按照权利要求2或3之一所述的缸，其特征在于，所述传感器磁体(20)是扇形的。

5.按照前述权利要求之一所述的缸，其特征在于，所述传感器磁体(20)固定在适配器(24)上并且所述适配器(24)

(i)在背向所述传感器元件(22)的侧上不具有磁化材料，并且

(ii)关于缸杆纵向在至少一个方向上不能推移地固定在所述缸杆(16)上。

6.按照上述权利要求之一所述的缸，其特征在于，所述适配器(24)绕所述缸杆纵轴线(L)抗扭地在引导套筒(44)内引导。

7.按照权利要求6所述的缸，其特征在于，所述适配器(24)具有引导槽(40)，所述引导套筒(44)的引导凸鼻(42)嵌入所述引导槽(40)中。

8.按照权利要求1至5之一所述的缸，其特征在于，

(i)所述缸杆(16)具有用于所述适配器(24)的止挡(28)并且

(ii)所述活塞(14)包括相对于所述缸壳体(12)抗扭地固定的弹簧(30)，特别是螺旋弹簧，所述弹簧(30)将所述适配器(24)预紧到所述止挡(28)上，

(iii)其中，所述适配器(24)抗扭地固定在所述弹簧(30)上，从而所述适配器(24)相对于所述缸壳体(12)是抗扭的。

9.用于变速器的变速器执行机构，其特征在于，所述变速器执行机构包括按照前述权利要求之一所述的缸(10)，其中，所述缸(10)构造用于切换挡位槽，并且其中，所述缸杆(16)与所述变速器的挡位槽杆相耦合。

10.变速器，具有按照权利要求9所述的变速器执行机构。

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