CN107923775B - 传感器组件 - Google Patents

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Abstract

一种传感器组件(118)包括外壳、屏蔽构件(156)、磁场传感器(158)和感测磁体(126)。所述外壳配置为至少安装在电磁线圈附近，所述电磁线圈产生第一磁场，以基于所述第一磁场的强度，使得可移动部件沿着轴线线性地移动。所述感测磁体(126)配置为联接到所述可移动部件以与其一起移动。所述磁场传感器(158)和所述感测磁体(126)设置在由所述屏蔽构件(156)限定的屏蔽室内，所述屏蔽构件为铁质的，以将所述磁场传感器和所述感测磁体与所述第一磁场屏蔽。所述磁场传感器检测响应于由所述感测磁体产生的第二磁场的电特性，以监测所述可移动部件沿着所述轴线的位置。

Description

传感器组件
技术领域
本文的主题总体上涉及用于检测至少一个可移动部件的位置的传感器组件。
背景技术
基于由电磁线圈产生的磁场，一些已知装置使用电磁线圈来引起该装置的另一部件的移动。这样的已知装置的示例包括车辆应用中的一些车辆差速器系统(differentialsystem)和变速器离合器系统。差速器系统可以是锁定差速器或限滑差速器，使得电磁线圈产生磁场以相对于线圈轴向地移动可以旋转或静止的盘或环。盘可用于锁定差速器以锁定附接到同一车轴的两个车轮，使得该两个车轮以相同的速度旋转。盘替代地可以用于限滑差速器，限滑差速器允许同一车轴的车轮以不同的速度旋转，同时独立地控制施加到该两个车轮中的每一个的转矩。期望的是追踪盘相对于电磁线圈的轴向位置，因为这样的数据可以用于确定或验证在特定的时间，盘是否与接合该盘的差速器系统的锁定齿轮接合，或者是否与该锁定齿轮脱离。关于盘的位置的数据在确定是否建议维护或者必须维护时可能也是有用的，因为盘、锁定齿轮或另一部件上的磨损可能影响响应于磁场的盘的移动范围和盘的停止位置。
传感器通常用于追踪可移动部件的位置。传感器必须是紧凑的，以装配在相应的装置的壳体内，以便监测可移动部件的移动。尽管非接触式磁传感器通常是可靠的，但是这样的磁传感器基于传感器磁场工作，并且由于磁场干扰而易于出现错误和不准确。例如，由电磁线圈产生的线圈磁场会通过产生噪声而干扰位于线圈磁场内的典型的磁传感器，这使得传感器难以将可归因于传感器磁场的检测到的磁通量与可归因于线圈磁场的磁通量区分开，从而导致不准确。由于空间限制，移动磁性传感器使更加远离电磁线圈以降低来自检测到的信号中的线圈磁场的噪声可能是不实际的。
仍然需要一种位置感测系统，其通过减少外部磁场的影响来改善位置感测的准确性。
发明内容
如本文所述的一种传感器组件提供了上述技术问题的解决方案，所述传感器组件包括外壳、屏蔽构件、感测磁体和磁场传感器。所述外壳在前部与后部之间延伸。所述外壳配置为至少安装在电磁线圈上或附近，所述电磁线圈配置为产生第一磁场，以基于所述第一磁场的强度，相对于所述电磁线圈在前进位置与缩回位置之间沿着轴线线性地移动可移动部件。所述屏蔽构件设置在所述外壳内。所述屏蔽构件限定屏蔽室。所述感测磁体配置为联接到所述可移动部件，使得所述感测磁体与所述可移动部件一起移动。所述感测磁体设置在所述屏蔽室内。所述磁场传感器设置在所述屏蔽室内。所述磁场传感器检测响应于由所述感测磁体产生的第二磁场的电特性，以监测所述可移动部件沿着所述轴线的位置。所述屏蔽构件由含铁材料构成，以将所述磁场传感器和所述感测磁体与由所述电磁线圈产生的所述第一磁场屏蔽。
附图说明
现在将参考附图以举例的方式描述本发明，在附图中：
图1是根据实施例的机械装置上的位置感测系统的左透视图。
图2是根据实施例的机械装置上的位置感测系统的右透视图。
图3是在没有示出传感器组件的感测磁体的情况下示出的传感器组件的透视图。
图4是在没有感测磁体的情况下示出的传感器组件的分解透视图。
图5是根据实施例的传感器组件和电磁锁组件的一部分的前部透视图。
图6是根据实施例的传感器组件和电磁锁组件的一部分的后部透视图。
图7是根据实施例的在一个位置处的传感器组件和电磁锁组件的简化俯视图。
图8是根据实施例的在另一位置处的传感器组件和电磁锁组件的简化俯视图。
图9是根据实施例的在第三位置处的传感器组件和电磁锁组件的简化俯视图。
图10是根据实施例的绘制了由磁场传感器检测到的电特性与锁定环的线性位置的曲线图。
具体实施例
图1是根据实施例的机械装置102上的位置感测系统100的左透视图。位置感测系统100可以用于各种车辆和工业应用中，以检测机械装置102的可移动部件的位置，例如沿设定路径线性地移动的部件。作为图1所示的一个非限制性示例，机械装置102为车辆(例如汽车或卡车)的差速器系统102。差速器系统102包括多个齿轮104(在图2中更详细地示出)和围绕齿轮104的壳体106。差速器系统102还限定了两个钻孔108，它们在其中接收相应的轴(未示出)，以将差速器系统102联接到对应的车轮(未示出)。
在实施例中，差速器系统102为锁定差速器、限滑差速器、或非简单的开放式差速器(open differential)的其他类型的差速器。差速器系统102包括电磁锁组件110，其配置为选择性地控制差速器系统102的配置，以便控制转矩的分配和/或车轮的相对速度。电磁锁组件110包括电磁线圈112和可移动部件114。电磁线圈112(在本文中称为线圈112)配置为接收电流以产生磁场(在本文中称为第一磁场)。可移动部件114邻接线圈112设置，并且至少部分地由含铁材料构成，使得第一磁场根据磁场的强度在可移动部件114上施加磁力。磁力配置为使可移动部件114朝向和/或远离差速器系统102的一个或多个齿轮104轴向地移动。在一个或多个实施例中，可移动部件114为大致平面的板或盘，并且在本文中称为锁定环114。
位置感测系统100包括差速器系统102的电磁锁组件110、以及传感器组件118。传感器组件118配置为监测锁定环114的位置。传感器组件118配置为将表示锁定环114的位置的电信号传输到远程装置或控制系统(未示出)。锁定环114的位置可以用于确定或验证差速器系统102的当前配置，以确定是否建议或要求对差速器系统102进行维护等。例如，传感器组件118可以检测锁定环114移动方式的变化，例如与锁定环114之前如何移动相比，在一个方向上的移动的范围或者移动的速度。该信息可以用来指示是否建议或要求进行维护。
传感器组件118安装在电磁锁组件110上或附近。在图示的实施例中，传感器组件118安装到电磁锁组件110的围绕线圈112的盖120。在图1中，盖120的一部分示出为被移除，以显示盖120内的线圈112。传感器组件118经由连接到盖120的连接器本体122间接地安装到盖120，以向线圈112供给电流。在其他实施例中，传感器组件118可以直接安装到盖120，可以安装到壳体106，或者可以安装到与差速器系统102分离、但是在电磁锁组件110附近的面板或装置。
图2是根据实施例的机械装置102上的位置感测系统100的右透视图。在图2中，壳体106从差速器系统102移除，以更好地示出壳体106内的齿轮104。锁定环114配置为相对于线圈112在前进位置与缩回位置之间沿着锁定轴线116线性地移动。缩回位置是锁定环114沿着锁定环114所横穿的路径相对于线圈112最靠近(例如，最近端)的位置。在图示的实施例中，锁定环114处于缩回位置。前进位置是锁定环114沿着该路径相对于线圈112的最远(例如，最远端)的位置。锁定环114的移动可以至少部分地基于由线圈112产生的第一磁场的强度。电磁锁组件110可以配置为使得锁定环114朝向缩回位置偏置，并且处于缩回位置，直到足够的电流供给到线圈112以产生具有足够强度的第一磁场，以使锁定环114远离缩回位置朝向前进位置移动。当到线圈112的电流停止或至少减小时，第一磁场的强度下降，并且由于弹簧等提供的偏置力，锁定环114朝向缩回位置返回。替代地，锁定环114可以朝向前进位置偏置，并且产生的磁场可以朝向缩回位置拉动锁定环114。在另一实施例中，可以控制电磁线圈112以改变第一磁场的取向，使得磁场在第一磁场取向上将锁定环114推动到前进位置，并且在第二磁场取向上将锁定环114拉动到缩回位置。在这样的实施例中，锁定环114可选地不会朝向缩回位置或前进位置偏置，因为在两个方向上的移动都由磁场控制。
锁定环114相对于线圈112的不同的位置致动差速器系统102的不同的配置。例如，使锁定环114远离线圈112移动到前进位置，可以使得锁定环114接合齿轮104A中的互补的一个以锁定差速器系统102，使得附接到差速器系统102的车轮以共同的速度旋转。当锁定环114接合齿轮104A时，来自齿轮104A的凸耳128或其他突出部可以接收在锁定环114的槽130内。锁定环114可以旋转地固定在位，使得齿轮104A在与锁定环114接合的同时被限制旋转。锁定环114朝向缩回位置的移动可以使得锁定环114脱离齿轮104A以解锁差速器系统102，使得车轮不限于以相同的速度旋转。传感器组件118配置为监测锁定环114的位置，以确定锁定环114是否与齿轮104A接合。当锁定环114与齿轮104A接合时，差速器系统102可以处于锁定配置，并且当锁定环114不接合齿轮104A时，差速器系统102可以处于解锁配置。传感器组件118因此可以用于确定差速器系统102是处于锁定配置还是处于解锁配置。
虽然上述示例描述了差速器系统102的锁定配置和解锁配置，但是锁定环114的移动可以替代地控制处于防止滑移的锁定配置与允许完全滑移的解锁配置之间的车轮之间的滑移量(例如，在限滑差速器系统中)。此外，锁定环114可以可选地配置为压靠平坦的表面(例如垫圈、或轴承或轴套的端部)，而不是接合齿轮104。
虽然在图1中，机械装置102是差速器系统102，但是本文描述的位置感测系统100的主题并不限于与差速器系统一起使用。位置感测系统100可以替代地与变速器系统、以及涉及移动部件的其他车辆和非车辆装置一起使用。例如，传感器组件118可以用于监测由磁场致动的可移动离合器的位置。
在示例性实施例中，传感器组件118配置为在差速器系统102的正常使用期间将容纳在传感器组件118内的电磁感测部件与由线圈112产生的第一磁场屏蔽。该屏蔽减少了第一磁场引起的电磁干扰，降低了感测到电信号中的噪声，并且改善了传感器组件118监测锁定环114的位置的可靠性和准确性。
传感器组件118配置为通过检测感测磁体126的位置来监测锁定环114的位置，感测磁体126机械地联接到锁定环114，使得感测磁体126随着锁定环114的移动一起移动。因此，由线圈112产生的第一磁场迫使锁定环114和(相关地)感测磁体126两者的移动。感测磁体126可以经由链接臂132和一个或多个紧固件(未示出)机械地联接到锁定环114。感测磁体126可以是永久性偶极磁体。如在本文中更详细地描述的，传感器组件118配置为基于由感测磁体126产生的磁场(在本文中称为第二磁场)来检测感测磁体126的位置和移动。通过传感器组件118将感测磁体126和检测第二磁场的电感测部件与由电磁线圈112产生的第一磁场引起的电磁干扰屏蔽。
图3是在没有感测磁体126的情况下示出的传感器组件118的透视图。传感器组件118包括在前部136与后部138之间延伸的外壳134。外壳134包括在前部136与后部138之间延伸的壁140。外壳134的壁140限定封闭腔142。盖子144覆盖外壳134的前部136处的开口146(在图4中示出)。外壳134进一步限定了底侧148、顶侧150、左侧152和右侧154。如本文中所使用的，例如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“第一”、“第二”、“左”和“右”的相对或空间术语仅用于区分所引用的元件，并且不一定规定在传感器组件118中相对于重力的或者在传感器组件118的周围环境中的特定位置或取向。
图4是在没有感测磁体126的情况下示出的传感器组件118的分解透视图。除了外壳134、盖子144和感测磁体126(在图1中示出)以外，传感器组件118包括屏蔽构件156和磁场传感器158。屏蔽构件156从第一端部160延伸到第二端部162。屏蔽构件156可以包括至少三个壁164，其各自从第一端部160延伸到第二端部162。屏蔽构件156在至少三个壁164之间限定屏蔽室166。在组装传感器组件118之后，磁场传感器158和感测磁体126设置在屏蔽室166内。屏蔽构件156由含铁金属材料构成，例如含有铁质的金属或金属合金。例如，屏蔽构件156可以由低碳钢、碳钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢等形成。
屏蔽构件156的含铁金属材料允许屏蔽构件156将磁场传感器158和感测磁体126(在图2中示出)与由电磁线圈112(在图1中示出)产生的第一磁场屏蔽。屏蔽构件156的含铁的壁164吸引第一磁场，使得磁场线根据通过线圈112的电流的方向通过屏蔽构件156从第一端部160延伸到第二端部162，或者反之亦然。例如，第一磁场可以沿着屏蔽构件156的壁164或者跨越屏蔽构件156的壁164路由，而不是通过屏蔽室166路由，或者显著更大程度地大于通过屏蔽室166路由。由于第一磁场在屏蔽室166的周围路由，屏蔽室166内的磁场传感器158和感测磁体126经受的可归因于第一磁场的干扰较小。尽管第一磁场被描述为沿着由屏蔽构件156的壁164限定的路径路由，但是应当认识到，磁场不像电流那样物理地移动或流动，并且对这样的移动的引用仅是为了描述性目的，以描述与传感器组件118相互作用的第一磁场的磁场线的方向。
屏蔽构件156通过壁164截取的截面形状可以为大致矩形、椭圆形、圆形、三角形等。在图示的实施例中，屏蔽构件156具有四个壁164，它们限定了具有转角的矩形形状，但是在其他实施例中，屏蔽构件156可以具有各种其他形状。壁164中的一个可以在壁164中限定第一敞开段168，其在第一端部160与第二端部162之间至少部分地延伸一段长度。敞开段168为感测磁体126(在图2中示出)提供到屏蔽室166的接入口。在图示的实施例中，第一敞开段168通过屏蔽构件156的底壁164A延伸。第一敞开段168在第一端部160和第二端部162之间延伸屏蔽构件156的整个长度，使得屏蔽构件156跨越敞开段168为不连续的。例如，在图示的实施例中，底壁164A不会跨越第一敞开段168延伸，并且不连接到屏蔽构件156的右壁164B。屏蔽构件156还沿着屏蔽构件156的左壁164C限定第二敞开段170，其允许电导体172从屏蔽室166延伸，以电端接到配合连接器(未示出)、电缆束或电气装置。在图示的实施例中，第二敞开段170从第二端部162限定在左壁164C中，但不完全延伸到第一端部160，使得左壁164C的一部分跨越第二敞开段170延伸。此外，在实施例中，屏蔽构件156在第一端部160和第二端部162都是敞开的。在替代实施例中，屏蔽构件156可以包括在壁164之间的沿着第二端部162的壁和/或在壁164之间的沿着第一端部160的壁，使得第二端部162和/或第一端部160至少部分地封闭。
在实施例中，外壳134和盖子144均由电介质材料(例如一种或多种塑料或其他聚合物)形成。例如，外壳134和盖子144中的一个或两个可以由尼龙形成。外壳134和盖子144是非导电的和非磁性的，并且因此不与分别由线圈112(在图1中示出)和感测磁体126(在图2中示出)产生的第一磁场和第二磁场相互作用。外壳134的壁140包括外壁174和内壁176。封闭腔142由外壁174和内壁176限定，并且在组装传感器组件118之后不暴露于外部环境。尽管外壳134在前部136处限定开口146，但是盖子144在组装期间会密封开口146。因此，基本可以保护封闭腔142内的磁场传感器158和屏蔽构件156免受污染、潮湿、热和其他恶劣条件。内壁176限定暴露于外部环境的敞开腔178。外壁174不限定敞开腔178。敞开腔178是外壳134的凹陷部分，其沿着前部136和底侧148被限定。敞开腔178为感测磁体126沿着感测磁体126的线性路径的移动提供通道，如在本文中进一步描述的。敞开腔178内的感测磁体126暴露于外部条件，例如油、水、污物和其他污染物、高温等。
外壳134可以可选地包括从左侧152延伸的配合接口180。配合接口180为限定插座182的突出部，插座182配置为在其中接收配合连接器的配合触头(未示出)，以将配合连接器连接到传感器组件118。配合接口180配置为接合配合连接器的外壳，以将配合连接器机械地固定到传感器组件118。在另一实施例中，配合接口180可以外壳134的不同的侧面(例如右侧154)延伸。在又一实施例中，代替从外壳134突出的配合接口180，外壳134可以沿着侧面中的一个限定端口开口，该端口开口配置为允许电线、电缆或其他导体从外壳134的封闭腔142向外延伸，以远程电端接到配合连接器、电气装置等(而不是在配合接口180内电端接)。
传感器组件118被安装到一结构，以将传感器组件118相对于机械装置102(在图1中示出)固定在位。传感器组件118可以通过轴、紧固件等安装。在图示的实施例中，轴套184(例如压缩限制器)用于将外壳134固定到该结构。轴套184可以由非磁性金属材料形成，该非磁性金属材料例如为非铁奥氏体不锈钢(例如304级)。如图1所示，该结构可以是电磁锁组件110的连接器本体122。
磁场传感器158配置为通过检测基于由感测磁体126产生的第二磁场的电特性来检测感测磁体126(在图2中示出)的位置。例如，磁场传感器158可以检测第二磁场对通过磁场传感器158的电流的影响，并且可以基于第二磁场如何影响电流的变化来确定感测磁体126的变化的位置。基于第二磁场的电特性可以是测量到的电压、电势、电流等。磁场传感器158配置为产生表示测量到的电特性的电信号，该电信号可以传输到处理单元。在图示的实施例中，磁场传感器158是霍尔效应传感器(例如，线性或三维的)，但是在另一实施例中，磁场传感器158可以是另一种磁传感器，例如基于磁阻的传感器、磁通门磁力计等。
磁场传感器158经由一个或多个导电引线188电端接到印刷电路板186。印刷电路板186可以从磁场传感器158接收表示基于第二磁场的电特性的电信号，并且也可以以电力和/或数据信号的形式将电流传送到磁场传感器158。印刷电路板186容纳在外壳134的封闭腔142内，并且容纳在屏蔽构件156的屏蔽室166内。在图示的实施例中，三个导体172配置为端接到印刷电路板186。导体172为端子，其延伸到配合接口180中以接合并且电连接到配合连接器的配合触头。端子172可以由黄铜或另一种导电金属形成。可选地，端子172可以镀覆银或另一种导电金属。在替代实施例中，导体172可以是从传感器组件118远程地延伸的导线或电缆。
图5是根据实施例的传感器组件118和电磁锁组件110的一部分的前部透视图。传感器组件118示出为没有盖子144，以示出封闭腔142内的部件。通过将屏蔽构件156和具有集成的磁场传感器158(在图6中示出)的印刷电路板186装载到外壳134的封闭腔142中来组装传感器组件118。屏蔽构件156沿着外壳134的外壁174的内表面190延伸。例如，屏蔽构件156设置在外壁174中的至少一些附近，并且可以接合外壁174中的至少一些。屏蔽构件156可以具有与外壳134的外壁174大致对准的形状。屏蔽构件156的第一端部160设置在外壳134的前部136附近，并且虽然未在图5中示出，屏蔽构件156的第二端部162在外壳134的后部138附近。印刷电路板186和磁场传感器158设置在屏蔽构件156的屏蔽室166内。印刷电路板186固定到外壳134和/或屏蔽构件156，以禁止磁场传感器158相对于其的移动。
如图5所示，传感器组件118的感测磁体126位于外壳134的敞开腔178内。感测磁体126不会机械地接合外壳134的壁140(包括内壁176和外壁174)，使得感测磁体126的移动不受外壳134的限制。敞开腔178中的感测磁体126通过外壳134的内壁176A中的一个与封闭腔142中的印刷电路板186和磁场传感器158(在图6中示出)分离。感测磁体126可以是永久性偶极磁体。
在实施例中，感测磁体126为磁体组件124的部件。磁体组件124还包括接合并且至少部分地围绕感测磁体126的电介质保持器192、以及固定到电介质保持器192的安装臂194。例如，电介质保持器192的突出部196可以通过安装臂194延伸，以将电介质保持器192联接到安装臂194。替代地，安装臂194可以包括延伸到电介质保持器192中的突出部。安装臂194由非铁金属材料构成，该非铁金属材料为例如奥氏体不锈钢(例如304级)。磁体组件124的至少大部分设置在屏蔽构件156的屏蔽室166内。安装臂194从屏蔽构件156的屏蔽室166和从外壳134的敞开腔178侧向地(例如在向前的方向上)延伸。安装臂194限定孔径198，其配置为接收例如螺栓的紧固件(未示出)，以将磁体组件124联接到锁定环114的链接臂132。替代地，链接臂132可以包括接收在孔径198中的柱，而不是使用分立的紧固件，或者链接臂132可以接收从磁体组件124的安装臂194凸出的柱。
图6是根据实施例的传感器组件118和电磁锁组件110的一部分的后部透视图。在没有外壳134和盖子144的情况下示出传感器组件118。如图6所示，磁场传感器158和磁体组件124的感测磁体126位于屏蔽构件156的屏蔽室166内。磁场传感器158在感测磁体126附近，尽管如图5所示，但是外壳134的内壁176A在磁场传感器158与感测磁体126之间延伸。第二磁场的磁通量穿透内壁176A，并且被磁场传感器158检测到。屏蔽构件156将由电磁线圈112产生的第一磁场沿着屏蔽构件156的壁164从第一端部160引导到第二端部162、或者从第二端部162引导到第一端部160。屏蔽构件156的含铁材料吸引第一磁场，以减少或消除进入屏蔽室166的第一磁场的磁通量，屏蔽室166将磁场传感器158和感测磁体126与第一磁场屏蔽。箭头200表示第一磁场的磁场线。如图6所示，磁场线200在第二端部处从原始轨迹或矢量朝向屏蔽构件156的壁164弯曲。磁场线200在第一端部160处从壁164弯曲回到原始轨迹或矢量。因此，原本会撞击在磁场传感器158上的第一磁场的磁通量中的至少一部分在屏蔽室166的周围路由，而不是进入屏蔽室166。
图7至图9示出了根据实施例的在各种位置处的传感器组件118和电磁锁组件110的简化俯视图。组件118的外壳134以虚线示出，而显示了盖子144、磁场传感器158、磁体组件124、印刷电路板186、导体172和轴套184。磁体组件124联接到锁定环114，使得感测磁体126随着锁定环114的移动一起移动，虽然未示出将磁体组件124机械地联接到锁定环114的锁定环114的链接臂132(在图2中示出)。图7示出了相对于电磁线圈112处于缩回位置的锁定环114。当锁定环114处于缩回位置时，磁体组件124的感测磁体126相对于磁场传感器158处于第一位置。磁场传感器158测量基于由处于第一位置的感测磁体126产生或发射的磁场的第一电特性。第一电特性可以为电压、电流、电势等。
图8示出了相对于线圈112处于中间位置的锁定环114。该中间位置在缩回位置与前进位置之间。处于图8所示的中间位置的锁定环114可以大致在缩进位置与前进位置之间的中途。锁定环114可以基于线圈112当被供应电流时产生的第一电场从缩回位置移动到中间位置。当锁定环114沿着锁定轴线116从缩回位置线性地移动到前进位置(或反之亦然)时，锁定环114可以仅暂时地处于中间位置。当锁定环114处于中间位置时，感测磁体126相对于磁场传感器158处于第二位置。磁场传感器158测量基于由处于第二位置的感测磁体126产生或发射的磁场的第二电特性。第二电特性与第一电特性不同，这是因为感测磁体126在相对于第一位置的第二位置处距磁场传感器158不同的距离。
图9示出了相对于线圈112处于前进位置的锁定环114。当锁定环114处于前进位置时，感测磁体126相对于磁场传感器158处于第三位置。磁场传感器158测量基于由处于第三位置的感测磁体126产生或发射的磁场的第三电特性。可选地，锁定环114可以横穿长度小于10mm的线性路径。例如，锁定环114的前进位置与缩回位置之间的距离可以为4mm，使得处于图8中示出的中间位置的锁定环114距离前进位置和缩回位置中的每一个大致为2mm。
现在参考图10以及图7至图9，图10根据实施例绘制了基于由感测磁体126产生的磁场由磁场传感器158检测到的电特性与锁定环114的线性位置的曲线图。如图10所示，随着感测磁体126通过锁定环114的移动而移动，第一电特性的绘制线204具有正弦波的形式。绘制点206表示当锁定环114处于缩回位置时，磁场传感器158检测到的电特性；绘制点208表示当锁定环114处于中间位置时检测到的电特性；绘制点210表示当锁定环114位于前进位置时检测到的电特性。
当锁定环114处于缩回位置时，电特性的大小处于最大值，并且当锁定环114处于前进位置时，电特性的大小处于最小值。该趋势可能可归因于当锁定环114处于缩回位置时，磁场传感器158最靠近感测磁体126的中点，并且当锁定环114处于前进位置时，磁场传感器158最远离感测磁体126的中点。对感测磁体126的中点或另一参考点(例如正极或负极)的接近度，可以影响撞击在磁场传感器158上的磁通量的量或强度。在其他实施例中，当锁定环114处于前进位置或中间位置时，电特性可以为最大，这取决于感测磁体126相对于磁场传感器158被保持的方式，以及感测磁体126的移动的方向。可以使用锁定环114的测量到的位置来校准绘制线204，使得可以使用传感器组件118来确定锁定环114在缩回位置与前进位置之间的任何位置处的位置。由于屏蔽构件156(在图6中示出)，由电磁线圈112产生的第一磁场引起的干扰对位置感测操作具有最小或可忽略的影响。
应当理解，以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多修改以使特定的情况或材料适应于本发明的教导。本文描述的尺寸、材料类型、各种部件的取向、以及各种部件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，而绝不是限制性的，并且仅仅是示例性的实施例。在权利要求书的精神和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域技术人员来说在回顾上面的描述时将是显而易见的。因此，本发明的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求的等同物的全部范围来确定。

Claims (8)

1.一种传感器组件(118)，包括：
在前部(136)与后部(138)之间延伸的外壳(134)，所述外壳配置为至少安装在电磁线圈(112)上或附近，所述电磁线圈配置为产生第一磁场，以基于所述第一磁场的强度，相对于所述电磁线圈在前进位置与缩回位置之间沿着轴线(116)线性地移动可移动部件(114)，其中所述外壳(134)包括在所述前部(136)与所述后部(138)之间延伸的壁(140)，所述壁限定不暴露于外部环境的封闭腔(142)、以及暴露于外部环境的敞开腔(178)；
设置在所述外壳内的屏蔽构件(156)，所述屏蔽构件限定屏蔽室(166)；
感测磁体(126)，其配置为联接到所述可移动部件，使得所述感测磁体与所述可移动部件一起移动，所述感测磁体设置在所述屏蔽室内；以及
设置在所述屏蔽室内的磁场传感器(158)，所述磁场传感器检测响应于由所述感测磁体产生的第二磁场的电特性，以监测所述可移动部件沿着所述轴线的位置，
其中，所述屏蔽构件(156)和所述磁场传感器(158)设置在所述封闭腔内，所述感测磁体(126)设置在所述敞开腔内，且其中所述屏蔽构件由含铁材料构成，以将所述磁场传感器和所述感测磁体与由所述电磁线圈产生的所述第一磁场屏蔽。
2.如权利要求1所述的传感器组件(118)，其中所述外壳(134)的壁(140)包括外壁(174)和内壁(176)，所述敞开腔(178)由所述内壁而不是所述外壁限定，所述内壁中的一个(176A)在所述敞开腔内的感测磁体(126)与所述封闭腔(142)内的磁场传感器(158)之间延伸。
3.如权利要求2所述的传感器组件(118)，其中所述屏蔽构件(156)沿着所述外壁(174)的内表面(190)延伸。
4.如权利要求1所述的传感器组件(118)，其中所述磁场传感器(158)端接到设置在所述屏蔽构件(156)的屏蔽室(166)内的印刷电路板(186)。
5.如权利要求1所述的传感器组件(118)，其中所述屏蔽构件(156)限定至少三个壁(164)，其各自从所述外壳(134)的前部(136)处的所述屏蔽构件的第一端部(160)延伸到所述外壳的后部(138)处的所述屏蔽构件的第二端部(162)，所述第一端部或所述第二端部中的至少一个是敞开的，所述屏蔽室(166)限定在所述至少三个壁之间。
6.如权利要求1所述的传感器组件(118)，其中响应于所述第二磁场的所述电特性为由所述磁场传感器(158)处的所述第二磁场感应的电流、电压或电势中的至少一个，所述电流、电压或电势中的至少一个的大小取决于所述感测磁体(126)相对于所述磁场传感器的位置。
7.如权利要求1所述的传感器组件(118)，其中所述感测磁体(126)为磁体组件(124)的部件，所述磁体组件还包括接合并且至少部分地围绕所述感测磁体的电介质保持器(192)、以及固定到所述电介质保持器的安装臂(194)，所述安装臂由非铁金属材料构成，所述安装臂从所述外壳(134)延伸，并且经由机械紧固件联接到所述可移动部件(144)，以将所述感测磁体联接到所述可移动部件。
8.一种位置感测系统(100)，包括：
包括电磁线圈(112)和锁定环(114)的电磁锁组件(110)，所述电磁线圈配置为接收电流以产生第一磁场，所述锁定环基于所述第一磁场的强度相对于所述电磁线圈在前进位置与缩回位置之间沿着锁定轴线(116)线性地移动；以及
安装在所述电磁锁组件上或附近的传感器组件(118)，所述传感器组件包括外壳(134)、屏蔽构件(156)、磁场传感器(158)和感测磁体(126)，其中所述外壳(134)包括在所述前部(136)与所述后部(138)之间延伸的壁(140)，所述壁限定不暴露于外部环境的封闭腔(142)、以及暴露于外部环境的敞开腔(178)，所述感测磁体联接到所述锁定环，并且可随着所述锁定环的移动一起移动，所述屏蔽构件限定屏蔽室(166)，所述磁场传感器和所述感测磁体设置在所述屏蔽室内，所述磁场传感器检测响应于由所述感测磁体产生的第二磁场的电特性，以监测所述锁定环沿着所述锁定轴线的位置，
其中，所述屏蔽构件(156)和所述磁场传感器(158)设置在所述封闭腔内，所述感测磁体(126)设置在所述敞开腔内，且其中所述屏蔽构件由含铁材料构成，以将所述磁场传感器和所述感测磁体与由所述电磁线圈产生的所述第一磁场屏蔽。
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