CN106662466A - 传感器系统和活塞缸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传感器系统，其包括至少一个换挡点传感器(11)，所述换挡点传感器与磁体(12)相对置地安装，其中磁体(12)机械地固定在能线性移动的元件(3)上，所述磁体经过至少一个换挡点传感器(11)。在成本明显更低的传感器系统中，轴向磁化的磁体(12)的至少一个端部平行于其运动方向在其外环周处由磁通引导元件(13，14)包覆。

Description

传感器系统和活塞缸装置
技术领域
本发明涉及一种传感器系统，其包括至少一个换挡点传感器，所述换挡点传感器与磁体相对置地安装，其中磁体机械地固定在能线性移动的元件上，所述磁体经过至少一个换挡点传感器。
背景技术
在机动车中的离合器操纵系统中，使用线性路径测量系统，以便检测离合器操纵系统的活塞的位置，所述活塞由离合器主动缸包围。在这种线性路径测量系统中使用路径传感器作为传感器系统，所述路径传感器根据DE 10 2012 218 605 A1按照感应作用原理来工作，其中将导电的靶没入线圈装置的磁场中并且改变所述磁场，所述靶固定在活塞上。其他传感器利用霍尔效应，其中通过至少一个单独的换挡点传感器扫描固定在活塞上的磁体的位置，所述换挡点传感器安装在缸上。这种线性路径测量系统从DE 10 2012 219 183A1中已知。
为了使用基于霍尔效应的换挡点传感器，需要永磁体，所述永磁体作为用于换挡点传感器的信号发生器起作用。在此，通常使用稀土磁体。稀土磁体当然是极其昂贵的，并且还常常也受到强烈的价格波动。
发明内容
本发明所基于的目的是：提供一种传感器系统和一种活塞缸装置，其中降低制造成本，但是尽管如此还可以高精度地检测位置。
根据本发明，所述目的通过如下方式实现：轴向磁化的磁体的至少一个端部平行于该磁体的运动方向在其外环周上由磁通引导元件包覆。通过该轴向的包覆，磁通引导元件将由磁体构成的磁场沿轴向方向聚束，由此实现磁通密度在磁体的路径之上的高的边沿斜率，这使得换挡公差降低。由于该设置，可以省去使用稀土磁体并且能够使用具有较小能量密度的磁体。通过使用这种磁体，决定性地降低传感器系统的成本。
有利地，磁通引导元件构成为类似套筒，所述磁通引导元件由铁磁材料构成。通过该构成方案，可以将磁通引导元件简单地安装在磁体上。
在一个设计方案中，磁通引导元件完全地覆盖磁体的端部的径向伸展的表面。由此，简化磁通引导体的制造和类似套筒的磁通引导体在磁体上的安装。
在一个变型形式中，磁体构成为硬铁氧体。硬铁氧体是成本特别低的磁体。然而，由于其能量密度小，所以通常也需要更大的磁体体积。磁场的边沿斜率通过类似套筒的磁通引导元件来提高，所述边沿斜率优选构成在测量路径的中部。
在一个实施方式中，磁体构成为是柱形的或方形或扇形的。因此，磁体的形状可以匹配于在各应用情况中存在的结构空间。可以将类似套筒的磁通引导元件简单地套装到任意这种磁体形状上。
当磁体的每个端部由磁通引导元件包覆时，实现磁通密度的特别良好的边沿斜率，其中两个磁通引导元件彼此间隔开地设置。
本发明的一个改进形式涉及一种活塞缸装置，所述活塞缸装置尤其用于机动车中的离合器操纵系统，所述活塞缸装置具有：活塞，所述活塞轴向能移动地设置在缸的内部中；和传感器系统，所述传感器系统包括定位在活塞上的磁体和至少一个固定在缸上的换挡点传感器。在如下活塞缸装置中，传感器系统根据至少一个在本申请的保护范围内描述的特征构成：在所述活塞缸装置中可以将制造成本保持得尽可能低。因此，轴向磁化的磁体的每个端部平行于其运动方向在其外环周上由磁通引导元件包覆，其中两个磁通引导元件彼此间隔开地设置。由于该设计方案，可以使用成本更低的磁体材料，所述磁体材料尽管具有高的磁体体积，但是在磁体相对于传感器元件运动时引起更小的边沿斜率。该边沿斜率通过磁通引导元件的布置来产生，使得以该方式和方法形成成本特别低的传感器系统。
有利地，磁通引导元件构成为是类似套筒的，所述磁通引导元件由铁磁材料构成。类似套筒的构成方案实现将磁通引导元件简单地安装在磁体上，并且确保在使用情况下磁通引导元件固定地安置在磁体上。
附图说明
本发明能够有许多实施方式。这些实施方式中的一些要借助在附图中示出的图予以详细阐述。
其示出：
图1示出离合器操纵系统的原理图，
图2示出根据本发明的磁体的第一实施例，
图3示出磁体在活塞路径上的磁通密度的图形视图，
图4示出不同的磁体在活塞路径上的磁通密度的另一图形视图，
图5示出磁体的另一实施例，
图6示出磁体的另一实施例，
图7示出磁体的另一实施例，
图8示出磁体的另一实施例。
相同的特征设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示出离合器操纵系统1，如目前使用在机动车中的那样。这种离合器操纵系统1具有主动缸，所述主动缸包括缸2，活塞3可移动地安装在所述缸中。活塞3由离合器踏板4操纵。经由液压管路8将缸2与从动缸9连接，所述从动缸操纵离合器10。离合器10的位置的调节基于通过离合器踏板4驱动活塞3来进行。主动缸2、3和具有从动缸9的离合器10在此空间上分开地设置在机动车中。换挡点传感器11设置在缸2的外部，所述缸用作为壳体，所述换挡点传感器包括评估电路并且与控制设备5连接。所述换挡点传感器11与永磁体12相对置，所述永磁体在缸2之内固定在活塞3上。
永磁体12在图2中详细示出。其由硬铁氧体构成并且在其端部处各由一个铁磁的套筒13、14包围，所述套筒平行于活塞3的运动方向包覆永磁体12。永磁体12在此构成为空心柱体。两个铁磁的套筒13、14通过轴向间隙15彼此分离。通过在永磁体12的端部上使用铁磁的套筒13、14，将磁场“聚束”到一定范围上，所述磁场由永磁体12展开。由此，实现如下边沿斜率，所述边沿斜率对应于显著更短的永磁体的边沿斜率，并且同时使用较长的永磁体的磁体体积。
图3示出不同的磁体装置和材料的边沿斜率，但是其中磁体具有相同的长度。在此，曲线A示出由硬铁氧体构成的永磁体12的磁通密度B，所述永磁体没有铁磁的套筒13、14。与之相对，在曲线B中，示出：当永磁体12同样由硬铁氧体构成并且在两侧由铁磁的套筒13、14覆盖时，在永磁体12的路径之上的磁通密度的变化曲线。从中得出：具有铁磁的套筒13、14的永磁体12的磁通密度B具有显著更陡的边沿，所述边沿能够由构成为霍尔传感器的换挡点传感器11良好地识别。从如下得出具有铁磁的套筒13、14的永磁体12的磁体最大值的略微的上升：通过使用铁磁的套筒13和14，磁场的一部分向外转向，所述部分通常会伸展经过构成为空心柱体的永磁体12的轴向钻孔。出现上述情况，是因为铁磁的材料更好地引导磁场，并且永磁体12的外侧上的路径因此变得是优选的，所述铁磁的材料用作为磁通引导体。
在图4中，除了曲线A和B之外，记录曲线C，所述曲线C对应于没有铁磁的套筒13、14的短的永磁体并且具有如下长度，所述长度对应于较长的永磁体12的铁磁的套筒13、14之间的间隙15。通过曲线B和C的比较明显示出：所述曲线的斜率在测量路径的中央精确地对应于具有铁磁套筒13、14的永磁体12所具有的斜率。
由硬铁氧体构成的永磁体12可以构成为空心柱体或实心柱体，如其在图5或图6中示出，所述永磁体轴向地磁化。在图5中示出由硬铁氧体构成的永磁体12的两个实例，其中永磁体12构成为空心柱体，并且在两侧由相应的铁磁的套筒13、14覆盖。由于使用空心柱体，铁磁的套筒13、14必须具有这种开口，其中所述空心柱体具有轴向的钻孔16以更好地固定在活塞3上。如在图5A中示出，在此，永磁体12的直径可以与铁磁的套筒13、14的开口的直径一致，或者铁磁的套筒13、14的开口的直径根据图5B可以大于永磁体12的钻孔16的直径。
在图6中，永磁体12构成为实心柱体。铁磁的套筒头13、14在此根据图6A可以具有开口。但是，所述套筒也可以如在图6B中示出的那样完全地覆盖永磁体12的端部。通过用铁磁的套筒13、14部分地遮盖永磁体12的外侧，产生结构上更短的磁体的场分布，所述外侧沿永磁体12的运动方向延伸。
在图7中，永磁体12构成为方形，并且在两侧由套筒13、14覆盖，所述套筒完全没有开口。永磁体12也可以具有空心柱体扇形的形状(图8)，因此，铁磁的套筒13、14的端侧同样匹配于该形状，但是尽管如此借助其腿部沿轴向方向部分地遮盖永磁体12。
通过所提出的解决方案，尤其通过使用铁磁的套筒13、14，能够将长的磁体的场强与显著更短的磁体的边沿斜率组合，其中所述套筒用作一种用于磁通密度的磁通引导元件。由此，可以为换挡点传感器使用铁氧体磁体，因此可以省去稀土磁体。
附图标记列表
1 离合器操纵系统
2 缸
3 活塞
4 离合器踏板
5 控制设备
8 液压管道
9 从动缸
10 离合器
11 换挡点传感器
12 永磁体
13 铁磁的套筒
14 铁磁的套筒
15 间隙
16 轴向的钻孔

Claims (7)

1.一种传感器系统，其包括至少一个换挡点传感器(11)，所述换挡点传感器与磁体(12)相对置地安装，其中所述磁体(12)机械地固定在能线性移动的元件(3)上，所述磁体经过至少一个所述换挡点传感器(11)，其特征在于，轴向磁化的所述磁体(12)的至少一个端部平行于所述磁体的运动方向在其外环周处由磁通引导元件(13，14)包覆。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，所述磁通引导元件(13，14)构成为是类似套筒的，所述磁通引导元件由铁磁材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的传感器系统，其特征在于，所述磁通引导元件(13，14)完全地覆盖所述磁体(12)的端部的径向伸展的表面。
4.根据权利要求1、2或3所述的传感器系统，其特征在于，所述磁体(12)构成为硬铁氧体。
5.根据上述权利要求中任一项所述的传感器系统，其特征在于，所述磁体(12)构成为是柱形的或方形或扇形的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的传感器系统，其特征在于，所述磁体(12)的每个端部由磁通引导元件(13，14)包覆，其中两个所述磁通引导元件(13，14)彼此间隔开地设置。
7.一种活塞缸装置，所述活塞缸装置尤其用于机动车中的离合器操纵系统，所述活塞缸装置具有：活塞(3)和传感器系统(11，12)，所述活塞轴向能移动地设置在缸(2)的内部中，所述传感器系统包括定位在所述活塞上的磁体(12)和至少一个固定在所述缸(2)上的换挡点传感器(11)，其特征在于，所述传感器系统(11，12)根据上述权利要求1至6中的至少一项构成。
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