CN103323035A

CN103323035A - 线性位置传感器

Info

Publication number: CN103323035A
Application number: CN 201310247360
Authority: CN
Inventors: R·纽曼; W·斯托瑞
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2013-09-25
Also published as: JP2015092187A; KR101564234B1; KR20100116581A; US8803514B2; WO2009073170A3; US20090140730A1; WO2009073170A2; US20130147468A1; CN101952689A; DE112008003309T5; JP2011505574A; US8395374B2; JP6106199B2

Abstract

用于感应接附的可移动物体的位置的传感器。该传感器可以安装到气动致动器。该传感器包括具有通过壁隔开的一对内腔或者容腔的外壳。磁体托架位于其中一个内腔中并且磁体联接到磁体托架。磁体托架联接到可移动物体。磁传感器位于另一个内腔中。磁传感器产生指示可移动物体的位置的电信号。

Description

线性位置传感器

关于分案申请

本申请是中国专利申请号200880125724.1的分案申请。

相关并且共同未决申请的交叉引用

本申请要求2007年12月3日提交的美国临时专利申请序列号61/005,147、2008年1月7日提交的美国临时专利申请序列号61/010,230的申请日和公开文本的权益，这两个申请的全部披露内容像本文所引用的所有参考文献一样通过引用结合入本文。

技术领域

本申请总体涉及位置传感器。更具体地，本申请涉及可以和致动器一起用来产生指示位置信息的信号的线性位置传感器。

背景技术

位置感应用来以电子方式监控机械部件的位置或者移动。位置传感器产生随着所关注部件位置的改变而改变的电信号。在许多产品中包括电位置传感器。例如，位置传感器允许以电子方式监测和控制多种汽车部件的状态。

由于位置传感器必须基于所测量位置给出正确的电信号，所以位置传感器必须是准确的。如果不准确，位置传感器将影响正确估计和控制所监测部件的位置。

典型地，还需要位置传感器在其测量方面足够精确。然而，测量位置时所需的精度显然会根据特定使用环境而改变。对于一些目的，仅需要位置的一个大概指示；例如，指示阀门是大概打开还是大概关闭。在其他应用场合中，需要位置的更精确的指示。

位置传感器对于其所放置的环境还应该足够持久耐用。例如，汽车阀门上所使用的位置传感器会在汽车运行中经历基本持续的移动。这样的位置传感器应该使用这样的机械部件和电部件构成，即虽然有相当多的机械震动和热的极限值和梯度，但机械部件和电部件足以允许传感器在设计寿命期间保持足够的精度和准确度。

过去，位置传感器典型地是“接触”类型的。接触位置传感器需要物理接触来产生电信号。接触位置传感器典型地包括产生随部件位置而改变的电信号的电位计。接触位置传感器通常是精确的和准确的。遗憾的是，在移动期间由于接触导致的磨损限制了其耐久性。由于接触导致的摩擦力还可以降低部件的操作。此外，水侵入电位计传感器会使传感器失效。

传感器技术中的一个进步是开发了非接触式位置传感器。非接触式位置传感器（“NPS”）不需要信号发生器和感应元件之间的物理接触。而是，NPS利用磁体来产生作为位置函数而改变的磁场，并且利用装置来检测变化的磁场以测量待监测部件的位置。霍尔效应装置通常用来产生与装置上输入的磁通的大小和极性有关的电信号。霍尔效应装置可以物理接附到待监测的部件，并且因此随着部件移动以相对静止的磁体移动。相反，霍尔效应装置可以是静止的，其中磁体附接到待监测部件。在任一情况中，待监测部件的位置可以通过霍尔效应装置所产生的电信号来确定。

NPS的使用相比于接触位置传感器呈现多个明显的优势。因为NPS不需要信号发生器和感应元件之间的物理接触，所以在操作期间存在较少的物理磨损，导致更长的传感器的耐久性。因为在所监测项目和传感器自身之间没有任何物理接触而导致拖曳减少，所以使用NPS还是有优势的。

虽然NPS的使用表现出多种优势，但是为了使得NPS成为用于许多场合的令人满意的位置传感器，还存在必须克服的多个缺陷。磁性的不规律性或不完整性会对NPS的精确性和准确度造成影响。NPS的精确性和准确度还会受到传感器可能经受的许多机械振动和扰动的影响。因为在待检测项目和传感器之间不存在物理接触，它们可能会由于这些震动和扰动而失去对准。不对准会导致任何特定位置处所测量的磁场不同于原来对准时应有的磁场。因为测量磁场会不同于正确对准时的磁场，所以感知的位置是不精确的。磁场强度和所产生的信号的线性化也是影响因素。

现有技术的磁位置传感器还需要特定的电子装置来解决磁场随着温度的变化。磁体所产生的磁场随着温度变化，传感器必须能够区分温度改变和位置改变。

发明内容

本发明的一个特征是提供线性位置传感器。

本发明的另一个特征是提供用于感应可移动物体的位置的传感器。该传感器包括具有通过壁分开的一对内腔或者容腔的外壳。磁体托架布置在其中一个内腔中并且磁体联接到磁体托架。磁体托架联接到可移动物体。磁传感器布置在另一个内腔中。磁传感器产生指示可移动物体的位置的电信号。

本发明的附加特征是提供致动器和传感器组件，包括致动器外壳和联接到致动器外壳的传感器外壳。致动器外壳和传感器外壳限定出至少一个腔室。腔室中安装有活塞。杆状件联接到活塞并且从致动器外壳延伸。传感器安装在通过传感器外壳限定的容腔中。传感器用于感应杆状件的位置。

附图说明

图1是根据本发明的线性位置传感器的总的透视图；

图2是图1中所示线性位置传感器的垂直横截面视图；

图3是与致动器组合的图1的线性位置传感器垂直横截面视图；

图4是示出磁体托架接附到阀门杆状件的磁体托架和致动器活塞的放大的垂直横截面视图；

图5是致动器外壳的顶视图；

图6是图3的线性位置传感器的另一个垂直横截面视图，其中阀门杆状件处于收缩位置；

图7是图3的线性位置传感器的另一个垂直横截面视图，其中阀门杆状件处于中间位置；

图8是图3的线性位置传感器的又一个垂直横截面视图，其中阀门杆状件处于延伸位置；

图9是根据本发明的线性位置传感器的另一个实施例的透视垂直横截面视图；

图10是与致动器组合的图9的线性位置传感器的垂直横截面视图；

图11是根据本发明的与致动器组合的线性位置传感器的附加实施例的垂直横截面视图。

注意到，本发明的附图并未按比例示出。

具体实施方式

图1和2中示出根据本发明的线性位置传感器组件20。线性位置传感器20可以感应以线性方式移动的可移动物体的位置。线性位置传感器20包括外壳22、磁体托架100和将磁体托架100偏压离开外壳22的弹簧150。

外壳或者盖子22大体呈圆形和圆顶形，并且包括向下沿圆周延伸的圆顶形的外壁23，该外壁23具有内表面24和外表面25。壁23限定内部传感器内腔或者腔室或者容腔或者隔室26。

外壳22还包括圆形顶部或者顶盖部分27和圆形的底部或者凸缘部分42。顶部部分27限定和内腔26共轴并且通向其中的内孔或者内腔28。外壳22还限定位于外环形边缘29和顶部部分27的壁之间的环形凹槽30。边缘29从壁23的顶部向上延伸。凸起部32从壁23的一侧延伸出来并且具有从其向外延伸的管31，该管31大体平行于所述孔28。端口或者通道33限定在管31和凸起部32中并且延伸通过管31和凸起部32，使得管31和内腔26可以流体连通。管31可以连接到诸如空气的气动流体源。

圆形肩部44从壁23的上部部分向下延伸到内腔26中。在肩部44和壁23之间限定出向下对着内腔26的圆形或者圆周形凹口或者凹槽34。伸长的壁36从顶部部分27的一侧与钻孔28平行地向下延伸到内腔26中并且朝向底部部分42延伸。另一个伸长的径向正对的壁37从壁23的一侧和壁36平行地向下延伸到内腔26中并且朝向底部部分42延伸。底部壁或者底板38以和壁36和37垂直的关系连接壁36和37。

外壳22的壁36、37和38限定出内部印刷电路板内腔或者容腔或者腔室或者隔室40。边缘43限定在底部部分42的圆周的周围。在一个实施例中，外壳22可以通过注模塑料来形成。

外壳22还包括安装在顶部部分27上的连接器部分50。连接器部分50包括主体51和从该主体51以大致垂直于孔28的轴线的方向延伸的护罩52。内腔53限定在护罩52内并且锁定接片54位于护罩52的外部表面上。电连接器（未示）适于安装到护罩52上并且通过锁定接片54连接到护罩52。电连接器可以和线束连接。

连接器部分50还包括从主体51向下延伸的圆环形凸缘56。凸缘56就位于外壳22的凹槽30中。通过将凸缘56和边缘29热熔或者超声焊接在一起，可将连接器部分50接附到外壳22中的凹槽30。主体51还限定出圆形的内部内腔57，该内腔57允许连接器50安装到外壳22的顶部部分27上。连接器部分50还具有当连接器50安装到外壳22上时向下延伸且部分进入印刷电路板内腔40的臂58。

多个导电的大致为L形的端子84可以嵌件成型到主体51中。端子84通过主体51和臂58保持，并且穿过主体51和臂58。端子84限定出各自相对的端部85和86。端子端部86延伸到印刷电路板内腔40并且通过压入配合或者焊接或者引线接合来接附到印刷电路板80，并且另一个端子85延伸到内腔53中。端子端部85适用于连接到电连接器（未示）。

印刷电路板80安装到印刷电路板内腔或者容腔40中。印刷电路板80可以是使用FR4材料形成的传统印刷电路板。传感器82安装到印刷电路板80上。传感器82可以是诸如霍尔效应装置的磁场传感器。在一个实施例中，传感器82是来自Belgium Ieper的Melexis公司的集成电路，用来沿平行于集成电路表面的两个方向或矢量测量磁场，并且适配于包括内部霍尔效应装置。诸如电容器、电阻器和其它信号调节装置的其它电子部件也可以安装到印刷电路板80。

一个或者多个印刷电路线83位于电路板40上并且将传感器82电连接到端子端部86。

磁体托架100安装成适于在外壳22的内部内腔26和钻孔28中移动。磁体托架100具有沿圆周延伸的圆环形基座102。基座102具有顶部部分或者表面104和底部部分或者表面106。圆环形凹槽108形成在顶部部分104中并且面向内腔26。沿圆周延伸的唇缘110从基座102的顶部部分104的外围边缘向上突出。

磁体托架100还包括大致呈圆筒形的管120，该管120从基座102的顶部部分104以大致垂直于基座102的关系在中心处向上延伸。管120通过具有内表面124和外表面126的圆周壁122限定。内表面124限定出在管120中的细长的磁体孔130。圆形埋头孔132限定在基座102中并且从底部部分106面向外，并且和所述孔130连通。埋头孔132通过基座内部中央壁134来限定。

细长的大致呈圆柱型的磁体140可以安装到磁体孔130中。磁体140可以插入到磁体孔130中并且用管120的一端处的热熔连接件112固定住。或者，磁体140还可以压装或者包覆成型在磁体孔130中。

磁体140可以是极化为限定北极141和南极142的永磁体。磁体140可以通过多种不同磁体材料形成，诸如但不限于，铁氧体或者钐钴磁体或者钕铁硼磁体。在一个实施例中，磁体140可以是圆柱形的钕铁硼磁体。也可以使用其它类型和形状的磁体。

第一圆环状的U形(circular U-shaped)金属弹簧挡圈160压装在外壳22的凹槽34中并且第二圆环状的U形金属弹簧挡圈162压装在磁体托架100的凹口108。螺旋弹簧150布置在外壳22和磁体托架100之间的内腔26中。圆环的螺旋弹簧150具有端部152和154。端部152压装入并保持在金属挡圈160中，并且端部154压装入并保持在金属挡圈162中。弹簧150围绕管120、磁体140和传感器82。弹簧150还围绕壁37和外壳容腔40。容腔40因此位于磁体托架管120和弹簧150之间。

弹簧150偏压磁体托架100离开外壳22。弹簧150定位成使得弹簧150可以沿着磁体托架100的移动的轴线被压缩和压下。

图3-5中示出气动致动器组件200，其包括安装到下部致动器外壳210的前述线性位置传感器20。

下部致动器外壳210的形状大致是圆形的并且包括底部壁或者底板214和侧壁216（图4）。壁214和216限定内部内腔212。侧壁216的上部部分弯曲来形成圆环状延伸的具有C形横截面的套件或者夹片218。套件218具有上部侧或者表面219和下部侧或者表面220。大致呈圆柱形的凸起部223从底部壁214向下延伸并且限定出内部凹槽221。限定出到凹槽221的入口的开孔222限定通过凸起部223的底部和中心。

活塞或者柱塞240布置在外壳210的内腔212中。活塞240具有包括内部表面243和外部表面244的圆周形侧壁241以及底部环形壁或者底板242。壁241和242限定内部活塞内腔、凹槽或者腔室246。活塞240被安装成适于在内腔212和26中移动。凹槽246面对位置传感器20的外壳22。中心孔或者开孔245限定在底部柱塞壁242中。活塞240适用于在内腔26和212中移动。

圆形板230邻接底部壁242安装并且位于底部壁242下方。中心孔232限定在板230中。另一个圆形板234安装在托架260和板230之间。板234限定出中心孔235。

支架260限定中心孔或者开孔261。支架260可以固定到车辆引擎或者引擎部件上，诸如涡轮增压器（未示）。凸起部223延伸通过开孔261。轴承265位于凹槽221中并且支承杆状件270。支架260支承下部致动器外壳210。下部致动器外壳210通过紧固件262连接到支架260。

杆状件270限定出相对的端部272和273。大致呈蘑菇形的冠部274在端部272处刑城。杆状件270可以接附到任意类型的物体。例如，杆状件270可以接附到和引擎连接的涡轮增压器的旁路或者废气门阀门。

杆状件270持续延伸通过孔222、轴承265、开孔235、开孔243、开孔245并且进入埋头孔132中。圆形金属桶状物280安装在埋头孔132中。桶状物280压装在埋头孔132中，使得桶状物280和壁134相接触。杆状件270延伸通过桶状物280的开孔281。冠部274具有大于开孔281的直径，从而将冠部274固定在桶状物280中。冠部274可以通过对端部272重新整形来形成。

弹性胶套250形状是圆形的并且限定出外边缘252、开孔253和弹性部段254（图4）。弹性胶套250可以由多种弹性或者有弹力的材料形成，诸如橡胶或者塑料，并且联接到活塞240并且围绕以及支承活塞240。弹性胶套250围绕侧壁241和底部壁242并且还保持在板230和底部壁242之间。外边缘252卷入壁219和220之间的套件218中并且允许活塞240在内腔26和212中移动（图3）。

外壳22还通过卷入到套件218中保持到下部致动器外壳210。边缘43和外部边沿252（图3）卷入壁219和220之间的套件218中以形成气密密封。弹性胶套250分别形成两个密封的上部内腔或者腔室26和下部内腔或者腔室212。

根据本发明，线性位置传感器组件20可以用来确定诸如通过致动器组件200移动的杆状件270的可移动物体的位置。杆状件270可以连接到许多种物体，包括涡轮增压器的旁路或者废气门阀门。

图6示出杆状件27处于收缩位置的致动器组件200。管31可以连接到真空源，诸如引擎入口总管或者真空箱（未示）。当通过管31向内腔26提高真空度时，活塞240被迫沿线性方向310向上移动并且缩回杆状件270。内腔212中的气压相对稳定或者下降，使得当内腔26中的气压增加时，活塞240移动离开外壳22。在图6中，弹簧150处于压缩位置。

当通过管31施加的真空度下降时，活塞240移动到如图7所示的中间或者中部位置。

图8示出杆状件270处于延伸位置的致动器组件200。当通过管31向内腔26进一步降低真空度时，活塞240持续沿线性方向310向下移动，直到板230接附到板234（图3）。在图8中，弹簧150处于伸长位置。

当通过管31向内腔26提高真空度时，活塞240反转移动方向并且沿方向320向上移动，缩回杆状件270。

在活塞240移动的同时，磁体托架100和磁体140也在孔28（图2和8）中相对于固定在印刷电路板内腔40中的霍尔效应传感器82线性移动。传感器82通过外壳壁36和磁体140间隔和隔离开。磁体140产生的磁场穿过壁36，传感器82在此处感应到磁场的幅度和方向。随着磁体140的线性移动，北极141和南极142相对于传感器82改变位置，因此改变磁场的幅度和方向。磁场幅度和方向的改变可以通过传感器82沿两个轴来感应。

传感器82产生响应于磁体140位置并且因而还响应于杆状件270的位置而改变的电信号。传感器82产生的电信号指示磁体140和活塞240的位置。当磁体140产生的磁场随着杆状件的移动改变时，传感器82产生的电输出信号相应改变，从而可确定杆状件270的位置。

本发明具有多个优点。在与诸如传感器的电子部件隔开的单独内腔或者容器中安装可移动机械部件（磁体托架和磁体）使得电子部件可以更好地相对于外部环境条件隔离和保护和密封。这允许传感器可用于包括高温度和湿度的更苛刻应用场合中。

第一替代实施例

图9和10示出根据本发明的线性位置传感器组件320的另一个实施例。线性位置传感器320可以感应以线性方式移动的可移动物体的位置。线性位置传感器320包括外壳322、磁体托架100和偏压磁体托架100离开外壳322的弹簧150。线性位置传感器组件320适于安装到具有致动器外壳410（图10）的致动器405（图10），其形成气动致动器和传感器组件300（图10）。致动器外壳410限定出内部内腔或者腔室或者容腔或者隔室426。

大致呈圆形的外壳或者盖子322限定出连接器部分50和底部凸缘部分324。在一个实施例中，外壳322可以通过注模塑料来形成。

底部部分324包括具有径向延伸的边缘328的圆形体326。主体326限定面朝上的圆周形凹槽330和面朝下的圆周形槽332。主体326和凹槽330限定出沿圆周形外围向上延伸的边缘333。肩部334从主体326向下延伸。

主体326具有限定出内部内腔或孔338的内表面或壁336。外壳部分324还包括圆形的、封闭的顶部部分或者顶盖340。所述孔338延伸到顶部部分340的内部。

壁344从顶部部分340向下延伸并且还限定孔338的一侧。孔338和内部内腔426相连接并且共轴线。壁345和346和壁344相连接并且限定出外壳或者盖子322中的印刷电路板内腔或者腔室或者隔室或者容腔350。外壳322还包括安装在顶部部分340上的连接器部分50。连接器部分50包括主体51和从主体51延伸的护罩52。主体51限定内部内腔57。第二内腔53限定在护罩52内并且锁定接片54位于护罩52的外部表面上。电连接器（未示）适于安装到护罩52上并且通过锁定接片54固定到护罩52。电连接器可以和线束连接。

连接器部分50还包括从主体51向外径向延伸的凸缘56。凸缘56固定到外壳322的凹槽330中。通过将凸缘56和边缘333热熔或者超声焊接在一起，可将连接器部分50接附到外壳322中的底部部分324。顶部部分340装入连接器50的内腔57中。连接器部分50具有向下延伸进入印刷电路板容腔350的臂58。

多个导电的L形的端子84可以嵌件成型到体51中。端子84通过主体51保持，并且穿过该主体51。端子84限定出各自的相对端部85和86。端子端部86延伸到电路板容腔350并且可通过引线接合器87接附到印刷电路板80。引线接合器87的一端电连接到端子端部86并且另一端电连接到电路板80上的印刷电路线83。印刷电路板80可以包括镀金通孔，用于形成从电路板一侧到电路板另一侧的电连接。端子端部85延伸到连接器内腔53中。端子端部85可以连接到电连接器（未示）。

印刷电路板80安装到印刷电路板容腔350中。印刷电路板80可以是具有本领域公知的印刷电路线的传统印刷电路板。传感器82安装到印刷电路板80。传感器82可以是前文参考图2实施例描述的那种类型的磁场传感器。

磁体托架100安装成适于在内腔426和孔338中移动。磁体托架100具有径向基座102。基座102具有顶部部分或者表面104和底部部分或者表面106。磁体托架100还包括细长的管120，该管120从基座102的顶部部分104从中心处向上延伸。管120通过具有内表面124和外表面126的圆柱形壁122限定。管120限定出内部磁体孔130。埋头孔132限定在基座102中并且从底部部分106面向外。埋头孔132通过壁134来限定。

磁体140可以安装到磁体钻孔130中。磁体140可以插入到磁体钻孔130中并且用热熔连接件112固定住。此外，磁体140还可以压装到磁体钻孔130中。

磁体140可以是极化为限定北极141和南极142的永磁体。磁体140可以通过诸如但不限于铁氧体或者钐钴磁体或者钕铁硼磁体的多种不同磁体材料形成。在一个实施例中，磁体140可以是圆柱形的钕铁硼磁体。也可以使用其它类型和形状的磁体。

螺旋弹簧150布置在一端的致动器外壳410和另一端的磁体托架100之间的内腔426中。螺旋弹簧150具有端部152和154。端部152位于圆环凹槽420中靠着顶部内部外壳壁417，并且端部154位于磁体托架100的顶部表面104上。弹簧150使磁体托架100偏离外壳410。弹簧150围绕磁体托架100的管120以及通过外壳322限定的容腔350。容腔350因此位于管120和弹簧150之间的腔室426中。

气动致动器组件300包括安装到致动器外壳410的线性位置传感器320和活塞或者柱塞440。

致动器外壳410形状是圆形的并且包括通过卷曲件（crimp）416连接在一起的上部外壳部分412和下部外壳部分414。上部外壳部分412和下部外壳部分414可以由模压金属薄片形成。金属薄片的边沿可以翻卷来形成卷曲件416。致动器外壳410限定出包括上部腔室或者容器426A和下部腔室或者容器426B的内部内腔或者腔室或者隔室或者容腔426。

上部外壳部分412具有外部圆周壁415，其从卷曲件416向上延伸到顶部径向壁417，顶部径向壁417向下弯曲到内腔426中，在内腔426中形成圆形壁418。壁415、顶部壁417和圆形壁418限定和内腔426共同扩展的凹槽或者空间420。

圆形金属壁422具有L形横截面并且通过点焊安装到顶部壁417上。L形壁422限定出凹槽424。

下部外壳部分414具有底部壁430，圆筒形凸起部432从底部壁430向上延伸。凸起部432限定出凹槽434和延伸通过凸起部432开孔436。

活塞或者柱塞240布置在内腔426B中。活塞240具有圆周形侧壁241，其包括内部表面243、外部表面244以及底部径向壁242。开孔245形成在底部壁242中。活塞240适于在内腔426B中移动。

圆形板230邻接底部壁242并在该底部壁242的下方安装。开孔232限定在板230中心并且延伸通过该板230的中心。

支架260限定出中心孔261。支架260可以固定到车辆引擎上（未示）。轴承263位于凹槽434中并且支承杆状件270。板266安装到支架260和外壳414之间。板266限定出中心开孔267。支架260支承下部致动器外壳414。下部致动器外壳414通过紧固件或者点焊连接到板266和支架260。

杆状件270限定出相对的端部272和273。蘑菇形的冠部274在端部272处形成。杆状件270可以接附到任意类型的物体。例如，杆状件270可以接附到和引擎连接的涡轮增压器的旁路或者废气门阀门。

杆状件270连续延伸通过开孔261、开孔267、轴承263、开孔436和开孔245并且部分进入埋头孔132中。冠部274具有大于开孔245的直径，从而将冠部活塞或柱塞240保持到杆状件270。

弹性胶套250大致呈圆形的并且限定出外部边缘252、中心开孔253和弹性部分254。弹性胶套250可以由许多种弹性或者有弹力的材料形成，诸如橡胶或者塑料，并且联接到活塞240并且支承该活塞240。弹性胶套250围绕侧壁241和底部壁242并且还保持在板230和底部壁242之间。外部边缘252保持在上部外壳412和下部外壳414之间的卷曲件416中。弹性胶套250允许活塞240在内腔426中移动并且将内腔或者腔室426分为两个密封的内腔或者腔室426A和426B。内腔426A和426B中的一个或者两个通过端口或者开口（未示）连接到真空源或者类似源，用来使活塞240和杆状件270移动。

线性位置传感器320安装到致动器外壳410。线性位置传感器320固定到圆形金属壁422中，填充延伸到内腔426A中的凹槽424和肩部334。O形环密封件469固定到槽332中并且挨着顶部壁417。接片428在底部外壳部分324上弯曲，压缩底部外壳部分324和顶部壁417之间的O形环密封件469，从而密封腔室426A。以此方式，线性位置传感器320保持到致动器405。

线性位置传感器320可以用来确定诸如通过致动器405移动的杆状件270的可移动物体的位置。杆状件270可以连接到许多种物体，包括涡轮增压器的旁路或者废气门阀门。

图10示出杆状件270处于完全伸展位置的致动器和传感器组件300。内腔426A和426B连接到之前参考图3实施例描述的该类真空源。当真空度在内腔426B中减少和/或在内腔426A中增加时，活塞240被迫沿方向480向上移动，压缩弹簧150并且缩回杆状件270。当真空度在内腔426A中减少和/或在内腔426B中增加时，活塞240被迫沿方向482向下移动，释放弹簧150并且延伸杆状件270。

在活塞240移动的同时，磁体托架100和磁体140也在内腔426A和孔338中线性移动。磁体140相对于固定在印刷电路板容器350中的霍尔效应传感器82线性移动。传感器82位于在外壳容腔350中并且由壁344和磁体140间隔和隔离开（图9）。磁体140产生的磁场穿过壁344，在此处磁场的幅度和方向通过传感器82感应到。随着磁体140的线性移动，北极141和南极142相对于传感器82改变位置，因此改变磁场的幅度和方向。磁场幅度和方向的改变可以通过传感器82沿两个轴来感应。

传感器82产生响应于磁体140位置并且因而还响应于杆状件270的位置而改变的电信号。传感器82产生的电信号指示磁体140和活塞240的位置。当磁体140产生的磁场随着杆状件的移动改变时，传感器82产生的电输出信号相应改变，从而确定杆状件270的位置。传感器82产生的电输出信号通过印刷电路线83传送或传导到引线接合器87到端子84。端子84随后连接到和连接器50相连的另一个电缆或者线束（未示出）。

第二替代实施例

图11示出根据本发明的致动器和传感器组件600的另一个实施例。除了活塞240和弹簧150的方向反向，致动器和传感器组件600和图3中所示的致动器和传感器组件200类似，并且多个元件的描述在此通过引用结合入本文。这里不是将活塞240偏压向线性位置传感器20，而是将活塞240偏压向线性位置传感器20。

致动器和传感器组件600包括之前描述的安装到气动致动器605的线性位置传感器20。致动器605包括具有圆周形侧壁614和底部径向壁或者底板615的致动器外壳610。壁614和615限定出内部外壳内腔或者腔室或者容腔或者隔室612。管616连接到壁614的外部并且从该处径向向外延伸。管616限定出通道或者端口618，通过该通道或者端口618可以让空气进入或者排出。

如前参考图3实施例描述的，外壳或者盖子22限定出印刷电路板内腔或者腔室或者容腔或者隔室40，并且通过卷曲在套件218中连接致动器外壳610。弹性胶套250还卷入壁之间的套件218中，分别在外壳610中形成两个密封的上部和下部内腔或者腔室或者容腔或者隔室26和612。

活塞或者柱塞240布置在内腔26和612中。活塞240具有圆周形侧壁241，以及底部壁或者底板242。壁241和242限定内部凹槽或者内腔246。凹槽246面向致动器外壳610的底部壁615。如前所述，杆状件270接附到活塞240。

底部壁615向内腔612中翻转，形成大致为锥形的逐渐变细的心轴620。心轴620限定出中心开孔622。螺旋弹簧150安装在心轴620上并且围绕心轴620。螺旋弹簧150在活塞240和外壳底部壁615之间压缩。螺旋弹簧150具有端部152和154。端部152通过外壳壁242固定并且端部154通过外壳底部壁615固定并且抵靠外壳底部壁615。

金属薄片板630通过点焊接附到外壳底部壁615。板630限定出中心开孔631。金属薄片外壳640通过点焊接附到板630。外壳640的一部分形成凸起部223。轴承265安装在凸起部223中，用于旋转支承杆状件270的端部273。外壳640可以安装到支架（未示），支架固定到诸如涡轮增压器的汽车引擎或者引擎部件（未示出）。

图11示出杆状件270处于完全收缩位置的致动器和传感器组件600。端口618可以连接到之前参考图6实施例描述的该类真空源。当通过端口618向内腔612的真空度降低时，活塞240被迫沿方向680向上移动，伸展弹簧150并且缩回杆状件270。当通过端口618在内腔612中提高真空度时，活塞240被迫沿方向682向下移动压缩弹簧150并且延伸杆状件270。

在活塞240移动的同时，磁体托架100和磁体140也在内腔26和钻孔28中线性移动。磁体140相对于固定在外壳22限定出印刷电路板内腔40中的霍尔效应传感器82以线性方式移动。传感器82位于单独的外壳容腔40中，并且通过外壳22的壁36与磁体140间隔和隔离开。磁体140产生的磁场穿过壁36，在这里通过传感器82感应磁场的幅度和方向。随着磁体140线性移动，北极141和南极142相对于传感器82改变位置，因此改变磁场的幅度和方向。磁场幅度和方向的改变可以通过传感器82沿两个轴进行感应。

传感器82产生响应于磁体140位置并且因而还响应于杆状件270的位置而改变的电信号。传感器82产生的电信号指示磁体140和活塞240的位置。当磁体140产生的磁场随着杆状件的移动改变时，传感器82产生的电输出信号相应改变，从而确定杆状件270的位置。传感器82产生的电输出信号通过印刷电路线（未示）传送或传导，以连接到端子端部86。端部86连接到端子84和端部85。端子端部85随后可以连接到和连接器50相连的另一个电缆或者线束（未示）。

结论

虽然本发明已经具体参考所述实施例进行教导，但是可以理解本领域内普通技术人员可以认识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现对形式和细节进行改变。所示实施例的所有方面仅认为是示例性的而非限制性的。从而，本发明的保护范围通过后附权利要求书限定而非前述实施方式。对权利要求的等价物的含义和范围内的所有修改均包含在该范围中。

Claims

1.用于感应可移动物体的线性位置的传感器，包括：

限定出纵轴的外壳；

位于该外壳中与外壳的纵轴呈大致共线关系的至少一个磁体，该磁体产生具有幅度和方向的磁场，该磁体适于移动以响应于可移动物体的移动；和

位于该外壳中与磁体和外壳的纵轴呈间隔关系的至少一个传感器，该传感器感应由磁体产生的磁场的幅度和方向，并且产生指示磁体和可移动物体的线性位置的电信号。

2.权利要求1的传感器，其中，外壳中的壁分隔该磁体和该传感器。

3.权利要求1的传感器，其中，该磁体适于以相对于外壳的纵轴的可变角度的关系和以相对于传感器的可变横向间距的关系来移动。

4.权利要求1的传感器，其中，传感器是适于感应磁场关于两个轴的幅度和方向的变化的集成电路。

5.用于感应可移动物体的线性移动的传感器，包括：

适于沿着纵轴移动并以成角度关系相对于纵轴移动的磁体托架；

位于磁体托架的磁体，该磁体响应于磁体托架的移动而产生磁场；并且

与磁体相对且与磁体间隔开并且适于感应由所述磁体产生的磁场的传感器，在横向于纵轴的方向上的所述传感器和磁体之间的间距和距离响应于磁体相对于纵轴的成角度关系的移动是可变的。

6.权利要求5的传感器，还包括限定第一和第二内腔的外壳，磁体托架安置在第一内腔中且传感器安置在第二内腔中

7.权利要求5的传感器，其中，外壳包括分隔磁体和传感器的壁。

8.权利要求5的传感器，其中，所述磁体生成的磁场包括幅度和方向以及该传感器是适于感应由所述磁体的移动而产生的该磁场的幅度和方向的变化的集成电路传感器。

9.一种致动器和传感器组件，包括：

致动器外壳；

联接到该致动器外壳的传感器组件，该致动器外壳和该传感器组件一起限定内部腔室，传感器组件包括集成电路传感器；以及

适于在致动器和传感器组件中移动以及产生具有幅度和方向的磁场的磁体；

集成电路传感器适于响应于磁体的移动而感应磁场的幅度和方向的变化以及确定磁体的线性位置。

10.权利要求9的组件，还包括位于内部腔室且适于在内部腔室中移动的磁体托架，该磁体托架包括管，该磁体是细长且适于安装在磁体托架的管中。