CN103134526B - 具有磁屏蔽的线性位置传感器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有磁屏蔽的线性位置传感器组件，其最小化来自邻近电气装置和电磁装置具体是螺线管的干扰/噪音。传感器组件包括永磁式非接触线性位移传感器，其包括一对磁场传感器，所述磁场传感器被高导磁率的构件例如金属棒隔开。传感器和金属棒被高导磁率材料例如钢或镍铁高导磁合金的盖或屏蔽包罩，即在三个侧面被包围。永磁体被置于传感器附近的感测范围内并且随离合器致动器部件平移。当离合器致动器部件轴向平移时，所述两个场传感器向关联电子器件提供具有高线性度、低噪音且不具有死区的信号。

Description

具有磁屏蔽的线性位置传感器组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月5日提交的美国临时专利申请序列号61/566,944的权益，其全部内容并入本文以供参考。

技术领域

本公开涉及用于线性位置传感器的干扰屏蔽并且更具体地涉及具有磁干扰屏蔽的机动车辆离合器位置传感器组件。

背景技术

这部分的描述仅提供与本公开有关的背景信息并且可以或可以不构成现有技术。

在许多现代机动车辆变速器中，已经通过具有电子控制件和多个传感器及螺线管的变速器来代替具有行星齿轮组件和液压操作离合器及制动器的基本完全机械的自动变速器。传感器提供例如与轴速度和致动器位置有关的数据并且螺线管接合和脱离同步器和齿轮。当前的双离合器变速器（DCT）是这种技术的优异示例。

这种双离合器变速器的尺寸和封装约束通常意味着相对大功率的螺线管被置于接近速度和位置传感器。这会导致一个或更多个速度或位置传感器暴露于一个或更多个螺线管的磁场。因为在换挡活动期间螺线管将被重复地通电和断电，所以它们所产生的磁场扰动能够不良地影响速度和位置传感器的输出信号。

这一问题的明显的解决方案是重新定位螺线管或传感器。不幸的是，在最终或接近最终的变速器设计中重新定位螺线管类似于使狗摆尾（tailwaggingthedog）的情况：流动通过变速器和轴、同步器和齿轮设置的动力优先于螺线管的位置。通常也难以实现重新定位传感器，这是因为通常仅存在被非常狭窄地限定的位置，在所述位置可便利地感测到或完全感测到特定的运动或旋转。

因此，显而易见的是，需要对于传感器的电磁干扰问题的新的解决方案并且本发明针对于此。

发明内容

本发明提供一种线性位置传感器组件，其具有最小化来自相邻电气装置和电磁装置（具体地指螺线管）的干扰（噪音）的磁屏蔽。传感器组件包括永磁式非接触线性位移（PLCD）传感器，其包括一对磁场传感器，所述磁场传感器被高导磁率的构件（例如金属棒）隔开。传感器和金属棒被高导磁率材料（例如钢或镍铁高导磁合金）的盖或屏蔽包罩，即在三个侧面被包围。永磁体被置于传感器附近的感测范围内并且随离合器致动器部件平移。当离合器致动器部件轴向平移时，所述两个场传感器向关联控制器提供具有高线性度、低噪音且不具有死区的信号。在具有同心轴的双离合器变速器中，可以利用一对传感器组件来探测每个离合器的位置。

因此，本发明的一个方面是提供具有磁干扰屏蔽的线性位置传感器组件。

本发明的另一方面是提供具有磁干扰屏蔽的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有永磁式非接触线性位移传感器的线性位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有永磁式非接触线性位移传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有一对磁场传感器的线性位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有一对磁场传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有被高导磁率钢棒隔开的一对永磁式非接触线性位移传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有被高导磁率金属构件隔开的永磁式非接触线性位移传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有在三个侧面被高导磁率材料盖或屏蔽围绕的永磁式非接触线性位移传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有在三个侧面被诸如钢或镍铁高导磁合金的材料盖或屏蔽围绕的永磁式非接触线性位移传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有被固定到轴承的永磁体和以感测关系设置的一对磁场传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有被固定到轴承的永磁体和在三个侧面被高导磁率屏蔽围绕且与永磁体以感测关系设置的一对磁场传感器的离合器位置传感器组件。

本发明的又一方面是提供具有被固定到轴承的永磁体和包括被金属棒隔开的、在三个侧面被高导磁率屏蔽围绕且与永磁体以感测关系设置的一对磁场传感器的永磁式非接触线性位移传感器的离合器位置传感器组件。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1.一种用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，与下列各项相结合地包括：

双向平移变速器部件，

附接到所述变速器部件的永磁体，

与所述永磁体以感测关系设置的永磁式非接触线性位移传感器，所述永磁式非接触线性位移传感器包括一对间隔开的磁场传感器和被置于所述一对磁场传感器之间的高导磁率金属构件，以及

在至少三个侧面围绕所述永磁式非接触线性位移传感器的高导磁率金属屏蔽，

其中所述金属屏蔽减少在所述永磁式非接触线性位移传感器内感生的来自附近变速器部件的磁干扰。

方案2.根据方案1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述平移变速器部件是离合器部件。

方案3.根据方案1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中每个所述磁场传感器包括磁芯和线圈。

方案4.根据方案1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率金属屏蔽由镍铁高导磁合金制成。

方案5.根据方案1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率金属构件由镍铁高导磁合金制成。

方案6.根据方案1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率金属构件具有比附近材料更高的导磁率。

方案7.根据方案1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述一对间隔开的磁场传感器和所述高导磁率金属构件沿与所述永磁体的所述双向平移平行的路径设置。

方案8.一种磁屏蔽的线性位置传感器组件，与下列各项相结合地包括：

双向平移机械部件，

附接到所述机械部件的永磁体，

与所述平移永磁体以感测关系设置的永磁式线性位移传感器，所述永磁式线性位移传感器包括一对间隔开的磁场传感器和被置于所述一对磁场传感器之间的高导磁率构件，以及

部分围绕所述永磁式线性位移传感器的高导磁率屏蔽，

其中来自附近部件的磁干扰被所述金属屏蔽减少。

方案9.根据方案8所述的线性位置传感器组件，其中所述平移机械部件是机动车辆变速器的离合器操作连杆。

方案10.根据方案8所述的线性位置传感器组件，其中每个所述磁场传感器包括磁芯和线圈。

方案11.根据方案8所述的线性位置传感器组件，其中所述一对间隔开的磁场传感器和所述高导磁率构件沿与所述永磁体的所述平移平行的路径设置。

方案12.根据方案8所述的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率屏蔽由镍铁高导磁合金制成。

方案13.根据方案8所述的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率构件由镍铁高导磁合金制成。

方案14.根据方案8所述的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率构件具有比邻近材料更高的导磁率。

方案15.一种用于机动车辆部件的线性位置传感器组件，与下列各项相结合地包括：

这种部件的双向平移元件，

固定到所述元件以随其双向平移的永磁体，

与所述永磁体以感测关系设置的永磁式线性位移传感器，所述永磁式线性位移传感器包括一对间隔开的磁场传感器和被置于所述一对磁场传感器之间的高导磁率构件，以及

在三个侧面围绕所述永磁式位移传感器的高导磁率屏蔽，

其中所述屏蔽减少来自这种机动车辆部件的附近磁元件和电磁元件的磁干扰。

方案16.根据方案15所述的用于机动车辆部件的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率构件和所述高导磁率屏蔽由镍铁高导磁合金制成。

方案17.根据方案15所述的用于机动车辆部件的线性位置传感器组件，其中所述一对间隔开的磁场传感器和所述高导磁率构件沿与所述永磁体的所述平移平行的路径设置。

从这里提供的描述中将显而易见到应用的进一步方面、优点和领域。应该理解，说明和特定示例旨在仅为了描述目的并且不试图限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图仅用于说明目的并且不试图以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本发明的示例性双离合器变速器的一部分的完整截面图，其示出了双离合器轴承部件和离合器位置传感器组件；

图2是根据本发明的永磁式非接触线性位置传感器组件的立体图；

图3是根据本发明的永磁式非接触线性位置传感器组件的放大完整截面图；以及

图4是根据本发明的线性位置传感器组件的磁通量与距离关系的示图，其强调了永磁式非接触线性位移（PLCD）传感器、高导磁率构件和屏蔽的优异线性度。

具体实施方式

下述说明实质上仅是示例性的并且不试图限制本公开、应用或使用。

参考图1，示出了典型示例性双离合器变速器的一部分，其大体由附图标记10标示。向双离合器变速器10提供来自曲轴12的扭矩，该曲轴12代表原动力的输出构件，该原动力例如汽油、柴油、弹性燃料、混合动力或电力设施（均未描述）。具体地，扭矩被提供给双离合器组件14，其具有两个分离且独立可操作的离合器：第一离合器组件16和第二离合器组件18。每个离合器组件16和18优选地包括多个第一和第二交错摩擦片或盘（未示出），当被压缩时所述多个交错摩擦片或盘在输入和输出之间传递扭矩。双离合器组件的输入侧是飞轮20，该飞轮20优选地是被构造成阻尼和减少曲轴12的振动的双质量飞轮。

关于第一离合器16，双离合器组件14的输出侧是优选实心的第一轴或驱动构件26，其延伸到变速器10内并且多个第一齿轮（未示出）被固定到该轴或驱动构件26。关于第二离合器18，双离合器组件14的输出侧是第二中空轴或管状驱动构件28，其绕第一轴或构件26被同心地设置（并与其同轴）。第二中空轴或驱动构件28向变速器10内延伸较短距离并且包括固定在其上的多个第二齿轮（未示出）。

双离合器组件14还包括第一液压致动器34和第二液压致动器46，该第一液压致动器34优选地包括第一环形活塞（未示出）和第一连杆36，其压缩第一离合器组件16内的离合器片，从而将扭矩从曲轴12传递到第一轴或构件26，该第二液压致动器46优选地包括第二环形活塞（未示出）和第二连杆48，其压缩第二离合器组件18内的离合器片，从而将扭矩从曲轴12传递到第二中空轴或构件28。

围绕第二中空轴或构件28设置并在其上被控制的是一对轴承组件，即：与第一液压致动器34的第一环形活塞和第一连杆36相关联的第一或外部轴承组件50以及与第二液压致动器46的第二环形活塞和第二连杆48相关联的内部轴承组件60。外部和内部轴承组件50和60是致动和隔离轴承，其将双离合器组件14的第一和第二离合器组件16和18的旋转元件（交错摩擦片或盘）从第一和第二液压致动器34和46的非旋转元件（第一和第二环形活塞以及第一和第二连杆36和48）断开。这样，部分轴承组件50和60旋转而其它部分静止。响应第一液压致动器34的输出的运动，外部轴承组件50轴向且双向地平移，并且响应第二液压致动器46的输出的运动，内部轴承组件60轴向且双向地平移。

现在参考图1、图2和图3，第一离合器位置传感器或永磁式非接触位移传感器（PLCD）组件70与外部轴承组件50一体设置。第一离合器位置传感器组件70包括框架或托架72，其具有一对安装开口74或类似特征从而有助于使用例如螺纹紧固件安装在变速器10内。框架或托架72支撑电绝缘材料的条或细长垫或基体76，这继而支撑且固定第一磁场传感器80。第一磁场传感器80包括被线圈84围绕的磁芯82。来自线圈84的一对电引线86向相关联的电子车辆和/或动力系控制模块（未示出）提供电信号。

第二磁场传感器90沿细长垫或基体76与第一磁场传感器80间隔开。第二磁场传感器90在各个方面与第一磁场传感器80相同并且包括磁芯92、围绕芯92设置的线圈94以及一对电引线96。

优选金属的棒或构件100被置于第一磁场传感器80和第二磁场传感器90中间。棒或构件100由高导磁率材料制成，例如钢、镍铁高导磁合金或类似材料。由于由高导磁率材料构成，优选地由比周围或附近材料中的任意材料的导磁率更高的材料构成，棒或构件100将来自相邻永磁体的磁通量聚集或汇聚（参见下文），从而通过减少或消除可能会由于第一离合器位置传感器组件70的设计而产生的任意死区来显著提高第一离合器位置传感器70的输出的线性度。根据各种变量，例如离合器致动器34和46的平移的程度、第一和第二磁场传感器80和90的间距、其构造所用的材料和其他变量，棒或构件100可以采取各种形状、形式和尺寸。例如，当第一液压致动器34的输出的全部冲程，即基本上从完全接合摩擦离合器16到完全脱离摩擦离合器16，是大约20mm（0.79英寸）时，金属棒或构件100的优选长度是大约13mm（0.51英寸）。

部分围绕细长垫或基体76和第一磁场传感器80、第二磁场传感器90和棒或构件100的是大体U形磁干扰屏蔽104。这里使用的术语“部分围绕”意味着在三个侧面相对紧密地围绕并且基本沿第一磁场传感器80和第二磁场传感器90之间的距离延伸以使干扰屏蔽104有效且显著地抑制变速器部件产生的电磁干扰，所述部件例如螺线管和其他磁性或磁化部件，其磁场将激励并干扰第一磁场传感器80和第二磁场传感器90。

磁干扰屏蔽104优选地由高导磁率材料制成，例如金属，如钢、镍铁高导磁合金或类似材料。为了节省制造和组装步骤并且如果需要的话，框架或托架72和磁干扰屏蔽104可以是完全由高导磁率材料形成的整体（即：一体）部件。第一离合器位置传感器组件70的U形磁干扰屏蔽104的开口侧指向（即开口朝向）第一轴或构件26和第二中空轴或构件28。

第一永磁体106被固定到外部轴承组件50的外部非旋转部分并且接近第一离合器位置传感器70，即与第一离合器位置传感器70处于感测关系。在如此定位和固定的情况下，第一永磁体106与第一离合器致动器34的输出和第一离合器连杆36的运动一致地轴向且双向地平移，从而其轴向位置大体代表第一离合器组件16的接合（和脱离）的范围或程度。在第一永磁体106如所述接近第一离合器位置传感器70的情况下，第一离合器位置传感器70提供代表第一离合器组件16的位置的输出信号，其可以被提供给适当电子器件和控制器（未示出）并被其利用。

第二离合器位置传感器或永磁式非接触位移传感器（PLCD）组件110被类似地与内部轴承组件60一体设置。除了其位置和下面具体描述的那些细节之外，第二离合器位置传感器组件110基本与上述第一离合器位置传感器70相同并且如图2和图3所示。因此，其包括框架或托架72、条或细长垫或基体76、第一磁场传感器80、第二磁场传感器90和中间棒或构件100。

第二离合器位置传感器组件110还包括高导磁率（钢或镍铁高导磁合金）的大体U形磁干扰屏蔽104。不过，这里干扰屏蔽104的取向不同于第一离合器位置传感器组件70的磁场104，但是其以基本相同方式作用并且实现相同功能，即抑制磁干扰。

第二永磁体116被固定到内部轴承组件60的外部非旋转部分并且接近第二离合器位置传感器110。在如此定位和固定的情况下，第二永磁体116与第二液压离合器致动器46的输出和第二离合器连杆48的运动一致地轴向且双向地平移，从而其轴向位置大体代表第二离合器组件18的接合（和脱离）的范围或程度。在永磁体116如所述接近第二离合器位置传感器组件110的情况下，第二离合器位置传感器组件110提供代表第二离合器组件18的位置的输出信号。

不过，这里第二离合器位置传感器组件110被置于非常靠近第二中空轴或驱动构件28以使得第二中空轴或驱动构件28的旋转及其内的剩磁能够导致第二离合器位置传感器组件110的磁场传感器80和90的输出中的干扰（噪音）。因而，代替如第一离合器位置传感器组件70的情况中那样使干扰屏蔽104的开口侧面向第二中空轴或驱动构件28，干扰屏蔽104的背侧（即闭合侧面）面向或邻近第二中空轴或驱动构件28。换言之，因为第二离合器位置传感器组件110的磁场传感器80和90由于其位置原因与螺线管相比更加易受来自第二中空轴或构件28的磁干扰，因此，干扰屏蔽104被放置成使得其闭合背侧在磁场传感器80和90与第二中空轴或驱动构件28之间。

图4是根据本发明磁通量与线性位置传感器组件的关系的示图，其强调了永磁式非接触线性位移（PLCD）传感器组件70和110的优异线性度。注意到，在磁体106和116（以及离合器连杆36和48）的行程中部处或附近具有优异线性度并且没有死区，其主要是由于包括了高导磁率构件100与磁屏蔽104相结合的结果。

应该理解，虽然结合双离合器变速器和根据本发明的两个离合器位置传感器组件70和110的使用在上文中进行描述，不过根据本发明在给定装置中使用单个离合器位置传感器组件或者多个（即多于两个）传感器组件也完全落入本发明的概念和范围内。此外，本发明的被磁屏蔽的线性位置传感器组件不限于离合器位置感测，而是如本领域技术人员容易认识到和意识到的，它们可以被用于存在磁干扰并且必须最小化磁干扰的任意线性位置应用中。

本发明的描述实质上仅是示例性的，不背离本发明原理的变型将落入本发明范围内。这样的变型不被认为是背离的本发明的精神和范围。

Claims (17)

1.一种用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，包括：

双向平移变速器部件，

附接到所述变速器部件的永磁体，

与所述永磁体以感测关系设置的永磁式非接触线性位移传感器，所述永磁式非接触线性位移传感器包括一对间隔开的磁场传感器和被置于所述一对磁场传感器之间的高导磁率金属构件，以及

在至少三个侧面围绕所述永磁式非接触线性位移传感器的高导磁率金属屏蔽，

其中所述高导磁率金属屏蔽减少在所述永磁式非接触线性位移传感器内感生的来自附近变速器部件的磁干扰。

2.根据权利要求1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述平移变速器部件是离合器部件。

3.根据权利要求1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中每个所述磁场传感器包括磁芯和线圈。

4.根据权利要求1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率金属屏蔽由镍铁高导磁合金制成。

5.根据权利要求1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率金属构件由镍铁高导磁合金制成。

6.根据权利要求1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率金属构件具有比附近材料更高的导磁率。

7.根据权利要求1所述的用于机动车辆变速器的线性位置传感器组件，其中所述一对间隔开的磁场传感器和所述高导磁率金属构件沿与所述永磁体的所述双向平移平行的路径设置。

8.一种磁屏蔽的线性位置传感器组件，包括：

双向平移机械部件，

附接到所述机械部件的永磁体，

与所述平移永磁体以感测关系设置的永磁式线性位移传感器，所述永磁式线性位移传感器包括一对间隔开的磁场传感器和被置于所述一对磁场传感器之间的高导磁率构件，以及

部分围绕所述永磁式线性位移传感器的高导磁率金属屏蔽，

其中来自附近部件的磁干扰被所述高导磁率金属屏蔽减少。

9.根据权利要求8所述的线性位置传感器组件，其中所述平移机械部件是机动车辆变速器的离合器操作连杆。

10.根据权利要求8所述的线性位置传感器组件，其中每个所述磁场传感器包括磁芯和线圈。

11.根据权利要求8所述的线性位置传感器组件，其中所述一对间隔开的磁场传感器和所述高导磁率构件沿与所述永磁体的所述平移平行的路径设置。

12.根据权利要求8所述的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率金属屏蔽由镍铁高导磁合金制成。

13.根据权利要求8所述的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率构件由镍铁高导磁合金制成。

14.根据权利要求8所述的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率构件具有比邻近材料更高的导磁率。

15.一种用于机动车辆部件的线性位置传感器组件，包括：

这种部件的双向平移元件，

固定到所述元件以随其双向平移的永磁体，

与所述永磁体以感测关系设置的永磁式线性位移传感器，所述永磁式线性位移传感器包括一对间隔开的磁场传感器和被置于所述一对磁场传感器之间的高导磁率构件，以及

在三个侧面围绕所述永磁式位移传感器的高导磁率屏蔽，

其中所述屏蔽减少来自这种机动车辆部件的附近磁元件和电磁元件的磁干扰。

16.根据权利要求15所述的用于机动车辆部件的线性位置传感器组件，其中所述高导磁率构件和所述高导磁率屏蔽由镍铁高导磁合金制成。

17.根据权利要求15所述的用于机动车辆部件的线性位置传感器组件，其中所述一对间隔开的磁场传感器和所述高导磁率构件沿与所述永磁体的所述平移平行的路径设置。