CN102707245A - 磁性传感器系统 - Google Patents

Abstract

一种线性传感器系统，包括从第二磁场传感器线性移位的第一磁场传感器。具有高导磁率的构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。所述构件在形状和材料方面优化以完全去除磁场传感器中的磁通量的任何改向或干扰。还公开了包含所述线性传感器系统的扭矩传递装置。

Description

磁性传感器系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年3月28日提交的美国临时申请No. 61/468,465的权益，上述申请的全部内容在此作为参考引入。

技术领域

本发明涉及磁性传感器系统，且更具体地涉及感测磁通量的磁性传感器系统。 

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能会或可能不会构成现有技术。 

变速器和机动车辆中的其它动力系部件是由液压系统和电子控制模块控制的复杂机构。为了提供合适的控制，期望在变速器操作时具有对变速器的操作状况和性能的反馈。例如，变速器通常包括多个传感器，其将表示变速器的操作状态的信息传送给电子控制器。这些传感器采用许多形式且执行各种功能。例如，通常期望确定扭矩传递装置（例如，双离合器变速器中使用的离合器）的接合状况。因而，一个或多个线性位移传感器用于测量离合器的相对位置以确定接合状态。 

然而，在某些环境中，线性位移传感器可能具有死区位置，其中，由于其它附近部件改向或干扰磁通量。虽然当前线性位移传感器对于其预期目的来说有用，但是本领域中存在改进线性位移传感器系统的空间，所述改进线性位移传感器系统减少或消除变速器的磁性困难区域中的磁通量干扰。 

发明内容

一种线性传感器系统，包括从第二磁场传感器线性移位的第一磁场传感器。具有高导磁率的构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。所述构件在形状和材料方面优化以去除磁场传感器中的磁通量的任何改向或干扰。 

在一种形式中，提供一种线性传感器系统，包括第一磁场传感器和从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器。所述系统还包括磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的导磁率大于或等于钢的导磁率。所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。 

在可与本文所述的其它形式组合或者分开的另一种形式中，提供一种线性传感器系统，包括第一永磁线性非接触式位移传感器和第二永磁线性非接触式位移传感器，所述第一永磁线性非接触式位移传感器具有由第一线圈环绕的第一磁芯，所述第二永磁线性非接触式位移传感器具有由第二线圈环绕的第二磁芯。由低碳钢或μ金属（mu-metal，或镍铁高导磁率合金）形成的磁通传导构件设置在第一和第二传感器之间。所述磁通传导构件与第一磁芯和第二磁芯轴向对齐。绝缘材料环绕第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件，其中，第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件设置在绝缘材料内。 

在可与本文所述的其它形式组合或者分开的另一种形式中，提供一种用于变速器的扭矩传递装置。所述扭矩传递装置包括：输入构件；具有轴导磁率的传动轴；将输入构件选择性地连接到传动轴的离合器组件；以及致动构件，所述致动构件具有主体和附连到主体的永磁体。所述致动构件配置成以线性方向移动以致动离合器组件将输入构件连接到传动轴。所述扭矩传递装置还包括传感器系统。所述传感器系统具有第一磁场传感器、从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器、和磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的构件导磁率高于传动轴的轴导磁率。所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。所述传感器系统能操作感测致动构件的线性位移。 

在可与本文所述的其它形式组合或者分开的另一种形式中，提供一种线性传感器系统，包括第一磁场传感器、从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器、和磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的导磁率高于周围结构的导磁率。所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。 

方案1. 一种线性传感器系统，包括： 

第一磁场传感器；

从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器；以及

磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的导磁率大于或等于钢的导磁率，所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。

方案2. 根据方案1所述的线性传感器系统，还包括环绕第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件的绝缘材料，第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件设置在绝缘材料内。 

方案3. 根据方案2所述的线性传感器系统，其中，第一和第二磁场传感器是永磁线性非接触式位移传感器。 

方案4. 根据方案3所述的线性传感器系统，其中，第一磁场传感器具有由第一线圈环绕的第一磁芯，第二磁场传感器具有由第二线圈环绕的第二磁芯。 

方案5. 根据方案4所述的线性传感器系统，其中，所述磁通传导构件与第一磁芯和第二磁芯轴向对齐。 

方案6. 根据方案5所述的线性传感器系统，其中，所述磁通传导构件由低碳钢制成。 

方案7. 根据方案5所述的线性传感器系统，其中，所述磁通传导构件具有比5120钢更高的导磁率。 

方案8. 根据方案5所述的线性传感器系统，其中，所述磁通传导构件具有带有主体部分和两个端部的截面，每个端部比主体部分更宽。 

方案9. 根据方案1所述的线性传感器系统，还包括活塞，所述活塞具有主体和附连到主体的永磁体，所述活塞配置成以线性方向移动且导致活塞的线性位移，第一和第二磁场传感器可操作感测活塞的线性位移，所述线性传感器系统还包括能由活塞选择性地接合的离合器组件。 

方案10. 一种线性传感器系统，包括： 

第一永磁线性非接触式位移传感器，所述第一永磁线性非接触式位移传感器具有由第一线圈环绕的第一磁芯；

第二永磁线性非接触式位移传感器，所述第二永磁线性非接触式位移传感器具有由第二线圈环绕的第二磁芯；

由低碳钢或μ金属中的一种形成的磁通传导构件，所述磁通传导构件设置在第一和第二传感器之间，所述磁通传导构件与第一磁芯和第二磁芯轴向对齐；和

环绕第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件的绝缘材料，其中，第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件设置在绝缘材料内。

方案11. 根据方案10所述的线性传感器系统，还包括活塞，所述活塞具有主体和附连到主体的永磁体，所述活塞配置成以线性方向移动且导致活塞的线性位移，第一和第二磁场传感器可操作感测活塞的线性位移，所述线性传感器系统还包括能由活塞选择性地接合的离合器组件。 

方案12. 一种用于变速器的扭矩传递装置，所述扭矩传递装置包括： 

输入构件；

具有轴导磁率的传动轴；

将输入构件选择性地连接到传动轴的离合器组件；

致动构件，所述致动构件具有主体和附连到主体的永磁体，所述致动构件配置成以线性方向移动以致动离合器组件将输入构件连接到传动轴；和

传感器系统，所述传感器系统包括：

第一磁场传感器；

从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器；和

磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的构件导磁率高于传动轴的轴导磁率，所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间，

其中，所述传感器系统能操作感测致动构件的线性位移。

方案13. 根据方案12所述的扭矩传递装置，还包括环绕第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件的绝缘材料，第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件设置在绝缘材料内。 

方案14. 根据方案13所述的扭矩传递装置，其中，第一和第二磁场传感器是永磁线性非接触式位移传感器。 

方案15. 根据方案14所述的扭矩传递装置，其中，第一磁场传感器具有由第一线圈环绕的第一磁芯，第二磁场传感器具有由第二线圈环绕的第二磁芯。 

方案16. 根据方案15所述的扭矩传递装置，其中，所述磁通传导构件与第一磁芯和第二磁芯轴向对齐。 

方案17. 根据方案16所述的扭矩传递装置，其中，所述磁通传导构件由低碳钢或μ金属中的一种制成。 

方案18. 根据方案16所述的扭矩传递装置，其中，所述磁通传导构件具有比5120钢更高的导磁率。 

方案19. 一种线性传感器系统，包括： 

第一磁场传感器；

从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器；和

磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的导磁率高于周围结构的导磁率，所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。

方案20. 根据方案19所述的线性传感器系统，其中，第一和第二磁场传感器是永磁线性非接触式位移传感器，均具有由线圈环绕的磁芯，其中，所述磁通传导构件与所述磁芯轴向对齐，所述线性传感器系统还包括环绕第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件的绝缘材料。 

进一步的应用领域从本文提供的说明显而易见。应当理解的是，说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本发明的范围。 

附图说明

本文所述的附图仅用于图示说明的目的，且不旨在以任何方式限制本发明的范围。 

图1是示例性双离合器变速器的一部分的截面，示出了示例性双离合器致动系统； 

图2是在双离合器致动系统中使用的传感器壳体的透视图；

图3是根据本发明原理的PLCD传感器的俯视图；

图4是图3所示的PLCD传感器的截面；

图5是根据本发明原理的图3的PLCD传感器的截面，具有磁通传导构件的另一种变型；

图6示意性地示出了磁场传感器的死区；和

图7示意性地示出了本发明的磁场传感器的输出线性的改进。

具体实施方式

以下说明本质上仅为示例性且不旨在限制本发明、应用、或使用。 

参考图1，总体上由附图标记10表示用于双输入变速器（未示出）的扭矩传递装置。例如，扭矩传递装置10是在车辆动力系中设置的双离合器。通常，车辆动力系包括发动机和变速器。在该实施例中，变速器是双输入变速器，其中，通过扭矩传递装置10的选择性操作，扭矩经由曲轴11从发动机传输给变速器中的两个输入轴，包括第一输入轴12和第二输入轴14。第二输入轴14是与第一输入轴12同心且叠加在第一输入轴12上的套（或中空）轴。扭矩传递装置10设置在变速器壳体或钟形壳体（未示出）中。 

扭矩传递装置10具有两个分开且独立的摩擦离合器16和18。离合器16和18可旋转地固定到飞轮25。飞轮25可旋转地固定到曲轴11且优选为配置成阻尼和减少曲轴11内的振动的双块体飞轮。 

扭矩传递装置10包括与外部毂可旋转地连接的中心毂30。中心毂30经由多个轴承28支撑以便相对于套轴14旋转。中心毂30包括固定摩擦板，其被固定以防以轴向方向移动。 

摩擦离合器16和18均分别包括摩擦构件32和34。摩擦构件32连接到输入轴12。摩擦构件34连接到套轴14。摩擦构件32、34设置在中心毂30的轴向固定摩擦板的任一侧上。 

摩擦离合器16和18分别通过可轴向移动施用构件36和38与中心毂30的摩擦板接合。施用构件36和38均可在轴向方向选择性地平移以与摩擦构件32和34中的一个接合，以便将曲轴11与输入轴12和14中的一个联接。施用构件36和38由杆致动组件50选择性地致动。 

杆致动组件50包括设置在缸体壳体55中的一对环状活塞52和54。缸体壳体55相对于变速器在旋转上固定。一对环状轴承组件56和58均分别与环状活塞52和54的端部连接。环状活塞52和54配置成在由液压流体致动时在缸体壳体55内平移。环状活塞52和54以及环状轴承56和58径向对齐，使得环状活塞52和环状轴承56能与施用构件36接合以选择性地接合第一离合器16，且环状活塞54和环状轴承58能与施用构件38接合以选择性地接合第二离合器18。轴承组件56和58是致动轴承，其将双离合器10的旋转元件（即，第一和第二构件36和38）与致动装置50的非旋转构件（即，活塞52和54）在扭转上断开联接。 

扭矩传递装置10还包括离合器致动传感器组件100，所述离合器致动传感器组件100可操作通过感测活塞52和54的线性位移而感测离合器16和18的接合。传感器组件100包括内部永磁线性非接触式位移（PLCD）传感器102和外部PLCD传感器104。PLCD传感器102、104设置在传感器壳体106内，最佳地在图2中示出。传感器壳体106联接到缸体壳体55且配置成将PLCD传感器102、104分别靠近内部永磁体108和外部永磁体110定位。内部磁体108联接到环状活塞54，外部磁体110联接到环状活塞52。PLCD传感器102、104可操作在磁体108、110由于环状活塞52和54的平移而移动时检测由磁体108、110的磁通量感应的磁场。 

转向图3和4，现在将描述PLCD传感器102、104。由于在该实施例中两个传感器相同，因而将参考内部PLCD传感器102，要理解的是，本文提供的说明可应用于外部PLCD传感器104。PLCD传感器102包括第一磁场传感器112和第二磁场传感器114。第一磁场传感器112包括由线圈112B环绕的磁芯112A。类似地，第二磁场传感器114包括由线圈114B环绕的磁芯114A。两个磁场传感器112和114均支撑在绝缘材料116中，绝缘材料116附连到基底或衬底118。通过示例的方式，绝缘材料116可以是塑料，例如印刷电路板（PCB）。 

第一磁场传感器112与第二磁场传感器114轴向隔开且远离第二磁场传感器114。磁通传导构件120设置在绝缘材料116内在第一和第二磁场传感器112、114之间。构件120与磁芯112A、114A轴向对齐。构件120具有高导磁率。在不偏离本发明范围的情况下，构件120可以具有各种形状和尺寸且由各种材料制成。在所提供的示例中，构件120是矩形钢条。构件120被优化以具有等于或高于任何周围结构（例如，包括可由5120钢制成的套轴14）的导磁率。构件120防止磁体108的磁通量由周围结构改向，从而防止在磁体108通过环状活塞54的移动而平移时削弱在第一和第二磁场传感器112、114中检测的磁场。在一些变型中，通过示例的方式，构件120可以是低碳钢、μ金属、或者具有等于或大于钢的导磁率的导磁率的任何其它材料。如已知的那样，μ金属是镍铁合金，主要包括镍，且还包括铁、铜和铬或钼。 

在该实施例中，磁通传导构件120的截面具有大致矩形形状，具有位于第一磁场传感器112附近的第一端122和位于第二磁场传感器114附近的第二端124。磁通传导构件120可以具有任何其它多种形状，而不超出本发明的精神和范围；例如，磁通传导构件120可具有圆柱形形状或不规则形状。 

例如，参考图5，磁通传导构件的截面的另一种变型被图示且总体上以120’表示。在该变型中，磁通传导构件120’的截面具有长“H”形状。磁通传导构件120’具有位于第一磁场传感器112附近的第一端122’和位于第二磁场传感器114附近的第二端124’。第一和第二端122’、124’比将第一和第二端122’、124’连接的薄本体部分126’更宽。磁通传导构件120’的H形截面类似于在侧面被切除一部分的矩形。在替代方案中，磁通传导构件120、120’可具有任何其它合适形状，而不超出本发明的精神和范围。在图5中图示的传感器102的其余部分仍然与其它附图中所述的传感器102相同。 

构件120具体地在与磁场传感器112、114感测的有效磁通量相同的方向增强磁场传感器112、114位置处的磁场。设计优化用于寻找在传感器输出中完全去除任何死区（即，在磁场传感器112、114的检测磁通量和磁体108的线性移动之间没有关系）的构件120最佳尺寸。该死区在图6中图示。构件120还改进在磁体108的整个行程内PLCD传感器输出曲线（检测磁通量与行进的距离）的线性，如图7所示。因而，PLCD传感器102的输出更加稳定且能够抵抗任何附近含铁部件的干扰，具有检测电流对比位移的更好线性，且具有更好的信号-噪音比。 

本发明的说明本质上仅仅是示例性的且不偏离本发明实质的变型旨在处于本发明的范围内。这种变型被认为不偏离本发明的精神和范围。 

Claims (10)

1.一种线性传感器系统，包括：

第一磁场传感器；

从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器；以及

磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的导磁率大于或等于钢的导磁率，所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。

2.根据权利要求1所述的线性传感器系统，还包括环绕第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件的绝缘材料，第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件设置在绝缘材料内。

3.根据权利要求2所述的线性传感器系统，其中，第一和第二磁场传感器是永磁线性非接触式位移传感器。

4.根据权利要求3所述的线性传感器系统，其中，第一磁场传感器具有由第一线圈环绕的第一磁芯，第二磁场传感器具有由第二线圈环绕的第二磁芯。

5.根据权利要求4所述的线性传感器系统，其中，所述磁通传导构件与第一磁芯和第二磁芯轴向对齐。

6.根据权利要求5所述的线性传感器系统，其中，所述磁通传导构件由低碳钢制成。

7.根据权利要求5所述的线性传感器系统，其中，所述磁通传导构件具有比5120钢更高的导磁率。

8.一种线性传感器系统，包括：

第一永磁线性非接触式位移传感器，所述第一永磁线性非接触式位移传感器具有由第一线圈环绕的第一磁芯；

第二永磁线性非接触式位移传感器，所述第二永磁线性非接触式位移传感器具有由第二线圈环绕的第二磁芯；

由低碳钢或μ金属中的一种形成的磁通传导构件，所述磁通传导构件设置在第一和第二传感器之间，所述磁通传导构件与第一磁芯和第二磁芯轴向对齐；和

环绕第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件的绝缘材料，其中，第一和第二磁场传感器以及磁通传导构件设置在绝缘材料内。

9.一种用于变速器的扭矩传递装置，所述扭矩传递装置包括：

输入构件；

具有轴导磁率的传动轴；

将输入构件选择性地连接到传动轴的离合器组件；

致动构件，所述致动构件具有主体和附连到主体的永磁体，所述致动构件配置成以线性方向移动以致动离合器组件将输入构件连接到传动轴；和

传感器系统，所述传感器系统包括：

第一磁场传感器；

从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器；和

磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的构件导磁率高于传动轴的轴导磁率，所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间，

其中，所述传感器系统能操作感测致动构件的线性位移。

10.一种线性传感器系统，包括：

第一磁场传感器；

从第一磁场传感器隔开的第二磁场传感器；和

磁通传导构件，所述磁通传导构件具有的导磁率高于周围结构的导磁率，所述磁通传导构件设置在第一磁场传感器和第二磁场传感器之间。

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