CN102933941B - 角位移检测器的安装方法以及装备有相应安装装置的检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明的主题在于确保承载传感器（3）的外壳（2）和被布置为承载标靶（5）的支撑件（4）之间没有摩擦，并确保没有由安装界面的不准确和接触所造成的力吸收。为此，本发明提出在安装位置上在支撑件（4）和外壳（2）之间实现间隙，然后在传感器的工作位置上释放标靶支撑件。根据本发明，在承载传感器（3）并能够被附接到固定部件（16）上的外壳（2）中布置圆柱形槽座（10），以自由地、带有间隙地接收承载形成标靶（5）的定位元件并能够被安装在轴（17）上的支撑件（4）。设置在支撑件和外壳之间的可拆卸的锁定装置（18）在锁定装置工作时将支撑件和外壳维持在初始位置上，并在锁定装置不工作时通过使支撑件与外壳分离来将安装在转动轴（17）上的支撑件（4）从固定在固定部件上的外壳（2）中释放出来。

Description

角位移检测器的安装方法以及装备有相应安装装置的检测设备

技术领域

本发明涉及角位移检测器的安装方法。本发明还涉及相对于固定部件转动或旋转的轴的检测设备，该检测设备装备有能够实施本方法的安装装置。

背景技术

在一个特定的而非唯一的应用中，转动轴可以是通达变速杆的变速箱的轴，并且固定部件可以是变速箱的壳体。因此，该设备确定变速杆所处的位置（即其角变化），基于该位置向中央单元发送专门的信息，该中央单元能够向车辆的不同部件输出例如适于该特定位置的工作指令（consigne de fonctionnement）。

当然，只要涉及测定（广义地理解的）轴相对于（同样广义地理解的）固定部件的旋转运动，本发明的设备的其他应用就在其实施范围内（例如在发动机上）。

如上所述的检测设备是已知的，其一般包括：

外壳，在其中布置传感器，该外壳能够被附接到固定部件上；以及

承载定位元件的支撑件，该定位元件形成传感器对面的标靶，支撑件与外壳协作，并且能够被附接到转动轴上。

尽管由于在共同的设备中标靶和传感器之间的连接而广泛地使用这些设备，但是这些设备仍然具有缺陷，尤其是在其设计和测定的测量值的方面。

事实上，由于支撑件和外壳相互组装在一起，因此通过其支撑件与转动轴连接的可动标靶与固定传感器接触。这产生了摩擦并由于与转动轴连接的标靶的支撑件和与固定部件连接的传感器的外壳之间的安装界面的不精确性和接触而造成了力吸收（reprise d’effort）。这些摩擦会导致在标靶上形成干扰设备工作的碎屑，这是由于这不可避免地体现在标靶-传感器测量上的角滞后以及因此引起的检测设备的不精确测量和过早磨损。

另外，这些摩擦还在设备的通常是由热敏感的塑料材料制成的不同构件之间产生热膨胀问题。

当然，为了减轻摩擦，其他已知的检测设备完全使标靶与传感器外壳分离，直接将标靶安装在转动轴上，并将传感器的外壳直接安装在固定部件上。然而，该类型的实施方案具有其他问题，例如在转动轴上安装标靶的问题，或者构件之间的几何构造（同心性等）问题。

发明内容

本发明的目的在于保证在外壳和支撑件之间没有摩擦，以及没有由于安装界面的不精确性和接触而引起的力吸收。为此，本发明提出在安装位置上在支撑件和外壳之间实现间隙，然后在传感器工作位置上释放标靶支撑件。

更确切地，本发明的主题在于一种角度检测器的安装方法，所述检测器包括检测传感器和待检测的标靶，其中检测传感器布置在待附接到固定部件上的外壳中，而待检测的标靶则由待附接到转动轴上的支撑件承载。该方法包括，在将支撑件安装在转动轴上之前和期间的初始位置上，带有间隙地将支撑件维持在外壳中，然后使支撑件相对于外壳移动，以使得传感器到达检测标靶的工作位置。

该解决方案保证在标靶和传感器之间的最优测量，并因此保证设备几乎没有磨损。

有利地，外壳和支撑件分别轴向地被附接到固定部件和转动轴上，支撑件的移动为在初始位置和工作位置之间的旋转。

本发明还涉及一种检测转动轴相对于固定部件的角位移的检测设备，该检测设备装备有允许实施上述方法的装置。根据本发明，上述类型的设备的显著之处在于，在所述外壳中布置了用于接收所述承载标靶的支撑件的圆柱形槽座，其显著之处还在于，所述承载标靶的支撑件在有间隙的情况下自由地安装在所述槽座中，其显著之处还在于，在所述槽座中在所述支撑件和所述外壳之间设置了可拆卸的锁定装置，以使得在将承载标靶的支撑件安装在转动轴上之前和期间的初始位置上，锁定装置是工作的并且将所述支撑件维持组装在所述外壳的槽座中，以及使得在外壳相对于所述支撑件的相对移动的作用下将所述支撑件安装在所述转动轴的末端之后的工作位置上，所述锁定装置是不工作的，并且通过使所述支撑件与所述外壳分离来相对于所述外壳释放所述支撑件。

因此，借助于本发明，在其被安装在转动轴上之后，支撑件脱离锁定装置和外壳的槽座，因而使得承载标靶的支撑件和带有集成的传感器的外壳之间的接触被消除。由此，这两者之间的摩擦不再存在，保证了可靠和精确的测量，并由于没有磨损而保证设备的使用寿命延长。

另外，由于承载标靶的可动支撑件与承载传感器的固定外壳分离，热膨胀的问题因为这两者之间不再有直接接触而不再存在。

有利地，所述可拆卸的锁定装置是轴向和旋转的类型，在其工作的时候，锁定装置将所述承载标靶的支撑件固定在所述外壳的槽座中。因此，在设备的运输中以及在承载标靶的支撑件安装之前和期间保持了设备的初始位置，而设备本身则是完好无恙的。

在一个优选的实施例中，关于轴向固定，所述可拆卸的锁定装置由外部凸销限定，这些外部凸销径向地从所述支撑件的壁凸出，并且接合在设置在内部侧向爪齿中的相应的空隙中，其中所述内部侧向爪齿径向地从限定所述槽座的壁凸出。特别地，两个带有空隙的径向爪齿与两个外部径向凸销以沿着直径相对的方式分别源自所述槽座的壁和所述支撑件的壁。

关于在旋转上的固定，所述可拆卸的锁定装置可以由可弹性形变的凸起限定，这些凸起被布置在所述凸销中的至少一个上，并且彼此隔开合适的角度，以便在所述凸销接合在所述爪齿的空隙中之后，分别贴在槽座对应的所述内部径向爪齿的侧边缘的两侧。

锁定装置的实施的简单性一方面允许通过凸销-爪齿接触来确保支撑件相对于外壳的轴向维持，另一方面则允许通过凸起-爪齿接触来确保其相对于彼此在转动上的维持。通过使外壳相对于支撑件相对地转动来消除所述装置允许越过弹性凸起提供的硬点，并允许使爪齿和凸销在角度上错开。

有利地，所述标靶被安装在所述支撑件的一个端部中，该端部朝向传感器，且具有笼的形状，所述标靶位于该笼内部。因此，支撑件的笼状端部保护标靶。

根据该设备的另一个特征，所述支撑件在其与承载所述标靶的端部相对的端部处通过强制套接连接被附接到所述转动轴上。

特别地，所述连接由具有终结所述转动轴的平化端头的轮廓和具有轴向开口的轮廓来限定，其中所述轴向开口被布置在支撑件的所述端部中，并且大致与所述端头互补，以强制配合在该端头中。

为了标记支撑件和转动轴之间预先确定的轴向定位，在所述支撑件中设置弹性环，以使得在所述套接的支撑件达到所希望的轴向位置时，弹性环接合到布置在转动轴的所述端头中的凹槽中。

另外，所述外壳包括垂直于所述圆柱形槽座的连接底座，在将所述支撑件安装在所述轴的端部处以及所述外壳相对于支撑件移动之后的工作位置上，该连接底座能够通过固定装置与所述固定部件协作。

附图说明

参照附图和以下详细的说明，本发明的实施将得到很好的理解，其他特征和优点将变得显而易见。在这些附图中：

图1和图2分别为符合本发明的角检测设备的一个实施例的分解透视俯视图和分解透视仰视图；

图3和图4为组装好的所述设备在安装前的俯视图和仰视图；

图5和图6分别为在设备初始位置上的设备沿着图3的V-V和VI-VI平面的纵向剖视图和横向剖视图，其中承载标靶的支撑件接合在转动轴上并且外壳远离固定部件；

图7和图8分别为设备的与上述视图类似的但处于设备工作位置上的纵向剖视图和横向剖视图，其中所述支撑件接合在轴上并且外壳固定在固定部件上；以及

图9为安装后的处于工作位置上的所述设备的仰视图，其中未示出转动轴和固定部件。

在这些附图中，相同的标识表示相似的元件。

具体实施方式

图1至图4中示出的角检测设备1主要包括带有测量传感器3的外壳2和承载定位元件5的支撑件4，该定位元件形成标靶并且在下文中称为标靶。

特别地，外壳2具有大致为平行六面体的形状，在它的一个大表面6中布置了用于接收测量传感器3的截面为矩形的半开口槽座7。至于测量传感器，其可以是磁性类型的，并且该测量传感器由任何合适的已知方法（这里未示出）固定在矩形槽座的底部8上。传感器3与电源的电连接也没有示出。

在半开口矩形槽座7的对面，在相对的另一个大表面9中，布置了具有轴线X的半开口圆柱形槽座10，其截面是圆形的，在该圆柱形槽座中接收承载标靶5的支撑件4。因此，如图1和图2所示，外壳2的相同底部8是两个非贯穿槽座7、10共用的，具有轴线X的圆柱形槽座10与外壳的延伸形状垂直。

例如为磁体的标靶5二次模制（surmouler）且安装在支撑件4中，该支撑件由合成材料制成并且具有回转形状。更特别地，标靶被维持在支撑件的其中一个端部11中，朝向外壳的共用底部8，以能够面对测量传感器3。该端部11具有笼12的形状，该笼由此防止标靶5与槽座底部直接接触。如图4至图6所示，支撑件4布置在外壳2的圆柱形槽座10中，以被安装为在圆柱形槽座中是自由的（浮动的），工作间隙因此被设置在支撑件4的侧壁14和外壳2的限定圆柱形槽座10的侧壁15之间。另外，在图1至图9上可见，槽座的侧壁15由呈菱形状的底座13垂直于轴线X地延长，如下所述，所述底座用于将外壳固定在固定部件上。

在设备1的初始位置上，即在将外壳2安装在固定部件16（例如图5中变速度箱的壳体）上之前而支撑件4拟被安装在转动或旋转轴17（如图5中变速杆的控制轴）上的时候，可拆卸的锁定装置被设置并且因此是工作的，以在轴向上和旋转上将承载标靶5的支撑件4固定在外壳的槽座中。这样，当没有进行设备1的最终安装（外壳安装在固定部件上）时，可以没有风险地运输和/或装卸设备1，其中在所述最终安装中，设备1处于下文所述的工作位置。

为此，特别地如图2、图4至图6所示，在该实施例中，轴向和旋向同时锁定的锁定装置18由以下限定：径向凸销20与带有径向空隙22的爪齿21协作，以沿着槽座10的轴线X在轴向上将支撑件4固定在外壳2中；凸起或类似装置23阻止支撑件4相对于外壳2的槽座的爪齿转动。

例如，两个沿着直径相对的爪齿21源自圆柱形槽座10的侧壁15，并向着槽座的内部径向地凸出。在这两个平行地沿着侧壁15延伸的相对的爪齿21中布置了径向空隙22，在这些空隙中能够接合两个径向凸销20，至于所述径向凸销，其源自回转支撑件4的侧壁14，并且向着外部径向地凸出。这两个外部径向凸销20当然沿着直径彼此相对，并且其厚度大致对应于径向空隙22的厚度，以在插入凸销时例如通过轻微摩擦配合在爪齿的空隙中。

此外，凸销20被安装为能够在圆柱形的扩大部分24中自由地转动，该扩大的圆柱形部分终结圆柱形槽座10，内部径向爪齿源自该扩大的圆柱形部分。肩部25将扩大部分24与槽座10的其他部分分开（见图6）。

为了使轴向地固定在带有空隙22的爪齿21中的凸销20保持其位置，应将凸销在旋转上固定（即：不能旋转），为此，锁定装置的凸起23是可弹性形变的，并且被设置在凸销20的横向表面26上，靠近其侧边缘27。而且，径向凸销20被设计为覆盖的角扇区略大于带空隙22的爪齿21覆盖的角扇区。因此，在将支撑件4安装在槽座10中然后转动支撑件4以将凸销20带到爪齿21的空隙22中之后，所述弹性凸起23超过爪齿，并且通过分别贴在带有空隙的爪齿的侧边缘28的两侧来自发地标记支撑件的良好的角位置。因此，承载标靶5的支撑件4相对于外壳2的槽座10在旋转上的固定通过这些形成硬点的可弹性形变的凸起23来保证。回转支撑件4因此与圆柱形槽座10的轴线X同轴。

当然，径向凸销20在承载标靶5的支撑件4上的轴向位置和带空隙的径向爪齿21在外壳的圆柱形槽座10中的轴向位置被确定为使得支撑件4的呈笼12形状的端部11保持远离外壳的共用底部8，尤其是在设备1从初始位置变到工作位置的时候。同样地，在图4、图5和图6中可见，支撑件4带有凸销20的侧壁14和圆柱形槽座10带有肩部25的侧壁15之间设置有直径方向的间隙。

因此，通过这些工作的锁定装置18，设备1处于固定的初始位置，保证传感器和标靶在装运操作时并直至安装支撑件4时受到保护。

在所示出的示例中，承载标靶5的支撑件4用于被安装在转动轴17的端部，并且在该实施例中，套接连接实现了安装。特别地，如图5和图6所示，轴17的端部30结束于具有矩形横截面的平化端头31，支撑件的与承载标靶5的端部11相对的相关端部32具有带有呈空隙33状的轴向开口的轮廓，该轮廓大致对应于端头的矩形轮廓。因此，轴的平化端头31和支撑件的轴向开口33构成强制套接连接。

并且为了标记端头31和开口33之间的轴向套接位置，开口的弹性环34被设置在例如支撑件的侧壁14的凹槽37（见图7）中，以通向轴向开口33中。在安装支撑件时，该弹性环34接合在相应的径向凹槽35中，该径向凹槽被设置在轴17的矩形端头31的短边36上（见图6）。

在图4至图6所示出的设备1的初始位置中，承载标靶5的支撑件4以浮动的方式来布置，并在外壳2的接收槽座10中具有间隙。支撑件被因此是工作的锁定装置18在轴向和旋转上保持在该处，支撑件的凸销20接合在径向爪齿21的空隙22中，并在角度上被凸起23锁定。

带有传感器3的外壳和标靶5的支撑件如此组装并相对于彼此保持之后，设备1在安装前处于初始位置，实现对定位元件（标靶）和传感器最优的保护。

还是在初始位置上，在安装角检测设备1时，圆柱形支撑件4在该支撑件必须安装在其上的轴17之前。为此，呈空隙33形式的轴向开口被强制安装在轴的平化端头31中，直至弹性环34接合在端头的接收凹槽35中，从而标记支撑件在所选择的位置上的正确安装位置。在安装期间，由操作员施加在外壳上的轴向推力P（图5）通过限定爪齿21的空隙22的对应边缘29在径向凸销20的相关表面26上的接触被传递给待套接的支撑件。

在图4中可见，强制引入没有直接通过与端头31的平表面一起限定开口33的平表面38来实施，而是通过表面38的凸出平行线39（图9）来实施，以避免支撑件和端头之间卡住，并且产生一定的弹性，同时保证用可以接受的力来套接。

支撑件4因此相对于端头31固定，并且相对于转动轴17同轴地定心。

在将支撑件4引入到轴17的端头中的同时以定心和调整好的方式将圆柱形槽座10的侧壁15引入轴向通道40中，该轴向通道被设置在固定部件16（变速箱壳）中并且容纳所述转动轴17。

此刻，如图7和图8所示，设备的外壳2因此由操作员旋转大约四分之一圈，以使槽座10的内部径向爪齿21在角度上移动，并由此使其远离固定支撑件4的外径向凸销20，同时为此越过由凸销的可弹性形变的凸起23所限定的硬点。锁定装置18因此不工作，支撑件4只由转动轴17承载，并与外壳2分离，而没有与外壳2接触。

要指出的是，要在将外壳2定心在固定部件的轴向通道40中之后赋予外壳2的良好取向是由套筒41提供的，该套筒被安装在相对地布置在外壳的菱形底座13中以将外壳固定在固定部件上的两个孔42中的一个中。套筒用于与设置在固定壳体的固定孔44之一中的对应锪孔43协作。

然后，如此转动的并通过其侧壁15被定心在通道40中的外壳2被轴向地朝着固定部件16推动，以使得套筒41接合在对应锪孔43中，底座13和固定部件16的孔42至44是相对应的。在底座13与固定部件接触后，未示出的固定件接合并被螺固在孔中，并将设备1的外壳2固定在壳体16上。

当然，在固定底座之后，外壳8的共用底部8接近标靶呈笼12状的端部，但是没有与该端部接触而是留有间隙。槽座10的肩部25与凸销的表面26之间也是一样地存在间隙（图8）。

固定在端头上的承载标靶5的支撑件4因此在其工作位置上或者设备1的使用位置上完全与外壳2分离，与外壳没有三维接触，保证了可靠和精确的测量以及长的使用寿命。

因此，本发明的设备达到了所设定的目的，即确定转动轴相对于固定部件的角变化，同时避免在工作时形成标靶的定位元件与传感器之间的任何接触，而定位元件与传感器最初布置在共用的设备中。

本发明不限于所述和所示出的实施例。

Claims (9)

1.一种检测转动轴（17）相对于固定部件（16）的角位移的检测设备，所述设备包括：

·外壳（2），其中布置有传感器（3），该外壳能够被附接到所述固定部件（16）上；以及

·支撑件（4），该支撑件承载形成面对所述传感器（3）的标靶（5）的定位元件，并与所述外壳（2）协作，所述支撑件（4）能够被附接到所述转动轴（17）上，

以使得：

·在所述外壳（２）中布置圆柱形槽座（10）以接收承载标靶的所述支撑件（４），

·承载标靶的所述支撑件（４）在有间隙的情况下自由地安装在所述槽座（10）中，并且

·在所述支撑件（４）和所述外壳（２）之间设置可拆卸的锁定装置（18），以使得：

- 在将承载标靶（５）的所述支撑件安装在所述转动轴（17）上之前和期间的初始位置上，所述锁定装置（18）是工作的，并将所述支撑件（４）维持组装在所述外壳（２）的槽座（10）中，并且

- 在所述外壳（２）相对于所述支撑件（４）的相对移动的作用下将所述支撑件（４）安装在所述转动轴（17）的端部之后的工作位置上，使所述锁定装置（18）变成不工作的，并通过使所述支撑件与所述外壳分离来相对于所述外壳（２）释放所述支撑件（４），

所述设备的特征在于，

·所述可拆卸的锁定装置（18）是轴向和旋转的，在其工作时将承载标靶（５）的所述支撑件（４）固定在所述外壳（２）的槽座（10）中，并且

·所述可拆卸的锁定装置（18）由外部凸销（20）来限定，其中所述凸销径向地从所述支撑件的壁（14）凸出，并接合在对应空隙（22）中，所述空隙被设置在径向地从限定所述槽座的壁（15）凸出的内部侧向爪齿（21）中。

2.如权利要求1所述的检测设备，其中，两个带有空隙（22）的内部径向爪齿（21）和两个外部径向凸销（20）以在直径上相对的方式分别源自所述槽座（10）的壁（15）和所述支撑件（4）的壁（14）。

3.如权利要求1所述的检测设备，其中，所述可拆卸的锁定装置（18）由可弹性形变的凸起（23）来限定，其中所述凸起被设置在所述凸销（20）中的至少一个上，并相互错开一个角度，以在所述凸销接合在所述爪齿的空隙中之后分别贴在所述槽座的所述内部径向爪齿的侧边缘（28）的两侧。

4.如权利要求1至3中任一项所述的检测设备，其中，所述标靶（5）安装在所述支撑件（4）的一个端部（11）中，该端部朝向所述传感器，并具有笼的形状，所述标靶位于所述笼内部。

5.如权利要求1至3中任一项所述的检测设备，其中，所述支撑件（4）在其与承载所述标靶的端部相对的端部（32）处通过强制套接连接被附接到所述转动轴（17）上。

6.如权利要求5所述的检测设备，其中，所述连接由带有终结所述转动轴（17）的平化端头（31）的轮廓和带有轴向开口（33）的轮廓来限定，其中所述轴向开口被布置在所述支撑件（4）的所述端部（32）中，并大致与所述端头互补，以强制配合在所述端头中。

7.如权利要求6所述的检测设备，其中，为了标记所述支撑件（4）和所述转动轴（17）之间的预先确定的轴向定位，在所述支撑件上设置弹性环（34），以便在套接的所述支撑件（4）达到所期望的位置时，所述弹性环接合在布置在所述转动轴的所述端头（31）中的凹槽（35）中。

8.如权利要求1至3中任一项所述的检测设备，其中，所述外壳（2）包括垂直于所述槽座（10）的连接底座（13），在将所述支撑件安装在所述轴的端部处并且所述外壳相对于所述支撑件移动之后的工作位置上，该底座能够通过固定装置与所述固定部件（16）协作。

9.一种检测转动轴（17）相对于固定部件（16）的角位移的检测设备的安装方法，该方法使用如权利要求1至8中任一项所述的设备。