CN112639408A - 磁体保持器和具有磁体保持器的行程传感器 - Google Patents

磁体保持器和具有磁体保持器的行程传感器 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于行程传感器的磁体保持器，其中，行程传感器包括具有磁体(220)的磁阻传感器(210)，并被配置成能够感测柱塞(310)在柱塞/气缸装置的气缸主体(320)中的线性位移(M)。磁体保持器包括包绕柱塞(310)的套筒(110)；从套筒(110)径向突出的用于磁体(220)的安装部(120)；以及用于在一侧关闭套筒(110)的盖(130)，所述盖(130)包括用于允许柱塞(310)的线性位移的开口(135)。当柱塞(310)在气缸主体(320)中执行线性位移(M)时，套筒(110)和盖(130)相对于彼此移动。

Description

磁体保持器和具有磁体保持器的行程传感器
技术领域
本发明涉及一种磁体保持器和具有磁体保持器的行程传感器，用于确定柱塞/气缸装置中的轴向位移。
背景技术
电子制动系统在商用车辆中变得越来越普遍。这些系统依赖于精确测量驾驶员对制动动作的需求。此外，对于常规的气动或液压制动系统，有越来越多的需求，以如车辆驾驶员所期望的那样正确地确定制动器致动。因此，通过行程传感器精确地测量轴向位移是重要的，例如柱塞或活塞相对于气缸的轴向位移。
DE 196 37 296 A1公开了一种用于活塞的常规行程传感器，其具有布置在气缸主体内的磁阻元件，其中，相关联的磁体安装在活塞上。当活塞轴向位移时，取决于活塞的轴向位置，在磁阻元件中产生电信号。然而，该传感器布置在气缸主体内，因此它暴露于气缸主体内的湿气或污物。在US 9,266,517 B2中公开了用于主缸的另一个常规传感器模块，该传感器模块也依赖于磁阻元件并且包括相应的磁体。该传感器模块使用单独的传感器腔，在所述传感器腔中，磁体安装在附加的柱塞的端部部分，该柱塞与应感测其位置的主缸的柱塞一致地来回移动。尽管该传感器模块为磁阻元件提供了单独的腔，因此不太容易受到湿气和污物的影响，但作为磁体保持器的附加柱塞及其导向使传感器装置更加复杂。
发明内容
因此，需要另外的磁体保持器和行程传感器，以提供高可靠性、易于制造并提供准确的传感器结果。
通过权利要求1所述的磁体保持器、权利要求5所述的行程传感器以及权利要求9所述的柱塞/气缸装置，克服了如前所述的常规系统中的问题中的至少一些。从属权利要求涉及独立权利要求的主题的进一步有利实现。
本发明涉及一种用于行程传感器的磁体保持器。行程传感器包括具有磁体的磁阻传感器，并且被配置成能够感测柱塞在柱塞/气缸装置的气缸主体中的线性位移。磁体保持器包括包绕柱塞的套筒、从套筒径向突出的用于磁体的安装部以及用于在一侧关闭套筒的盖。盖包括用于允许柱塞的线性位移(例如，通过引导柱塞杆)的开口。当柱塞在气缸主体中执行线性位移时，套筒和盖相对于彼此移动。
术语“包绕”应表示，套筒可以在垂直于轴向位移方向的横截面上围绕柱塞完全包围柱塞。然而，包绕并不意味着柱塞在轴向上被包围。相反，相对于轴向方向，柱塞的至少一部分(例如柱塞杆)可以从套筒中突出。
可以理解的是，磁阻传感器可以是取决于导致传感器元件中电阻的变化的磁场的变化来生成传感器信号的任何传感器。磁场的变化是由磁体相对于磁阻传感器的轴向位移引起的。这种磁阻传感器的示例使用霍尔效应、GMR-(巨磁阻)、AMR-(各向异性磁阻)、TMR-(隧道磁阻)效应来生成相应的传感器信号。相应的霍尔传感器不需要磁性材料，而相应的GMR、TMR、AMR传感器至少部分依赖于磁性材料。本发明不应限于磁阻传感器的特定示例。
可选地，柱塞/气缸装置包括被配置成能够与柱塞一起在气缸主体内移动的活塞。在本实施例中，套筒可以形成为包绕活塞的至少上部部分。然而，活塞和柱塞是彼此可拆卸的分开的元件。
柱塞可以相对于气缸主体执行旋转和线性位移。在这种情况下，安装部可以与套筒一起形成一体部分，并且可以被配置成能够在套筒与气缸主体之间提供旋转联锁，同时允许在气缸主体内进行线性位移(线性运动)。旋转联锁可以通过气缸主体内的轴向槽(长条/线性开口)来证明，而套筒可以包括接合到轴向槽并防止相对旋转的销。磁体保持器的安装部可以用作这种销。由于这种联锁接合，磁体将相对于磁阻传感器线性移动，从而提供明确良好的传感器信号。
可选地，套筒适于与柱塞和/或活塞一起执行线性位移。这同样可以通过套筒与柱塞之间的销/槽接合来实现。销/槽接合同样可以形成在套筒与活塞之间。
本发明还涉及一种行程传感器，所述行程传感器包括具有磁体的磁阻传感器，所述磁阻传感器可以是霍尔传感器，并且被配置成能够感测柱塞在气缸主体内的线性位移。行程传感器包括如前所述的磁体保持器。
可选地，行程传感器包括布置在气缸主体的侧部分处并相对于气缸主体的内部空间密封的腔。此外，行程传感器可以包括为腔提供封闭的可移除侧盖。磁阻传感器可以与其磁体一起布置在腔内。盖可以适于关闭气缸主体和腔。
可选地，印刷电路板附接到可移除侧盖，其中，所述印刷电路板将磁阻传感器保持在腔中。
本发明还涉及一种用于车辆、特别是商用车辆的制动系统的柱塞/气缸装置。所述柱塞/气缸装置包括如前所述的气缸主体、柱塞和行程传感器。所述柱塞能够在气缸主体中执行线性位移，这可以对应于制动需求。行程传感器可以感测对车辆的该制动需求。
可选地，气缸主体包括用于接收安装部的一部分的轴向槽(分裂状开口)，以在防止套筒与气缸主体之间的相对旋转的同时为套筒提供轴向导向。
可选地，柱塞/气缸装置包括被配置成能够与柱塞一起在气缸主体内沿至少一个方向移动的活塞，其中，套筒适于在气缸主体内滑动并包围活塞的至少上部部分。此外，可以在活塞的下部部分与气缸主体之间提供密封件，以将腔相对于气缸主体的内部空间密封。因此，这种装置提供了对腔中的磁阻传感器的可靠保护，例如不受湿气、污物等的影响，而无需像常规装置中那样需要例如附加的柱塞的附加的元件。
本发明的实施例还涉及一种具有如前所述的柱塞/气缸装置的车辆。所述车辆可以是商用车辆，并且柱塞/气缸装置可以是所述车辆的制动系统的一部分。
附图说明
下面将仅以示例的方式并参考附图来描述系统的一些示例，其中：
图1A、图1B描绘了根据本发明的一个实施例的用于柱塞/气缸装置系统的带有行程传感器的磁体保持器。
图2示出了图1A或图1B的行程传感器的沿着剖面线A-A的剖视图。
具体实施方式
图1A和图1B描绘了用于柱塞/气缸装置的带有行程传感器的磁体保持器。行程传感器包括具有磁体220的磁阻传感器210，并且柱塞/气缸装置包括可以沿着轴向方向M相对于彼此移动(线性位移)的柱塞310和气缸主体320。磁体保持器包括包围柱塞310的套筒110、从套筒110径向向外突出的用于磁体220的安装部120以及用于在一侧关闭套筒110的盖130。盖130具有用于允许柱塞310通过其进行线性位移的开口135。更确切地说，柱塞310可以包括延伸通过开口135的柱塞杆312和布置在气缸主体320的内部空间322中的活塞部分314(加宽部分)。当柱塞310通过气缸主体320的内部空间322执行线性位移M时，套筒110和盖130相对于彼此移动。
在图1A的实施例中，柱塞310抵靠活塞330以在线性位移M时推动活塞330。柱塞/气缸装置还可以包括至少一个弹簧(图1A中未示出)，以提供将活塞330压向柱塞310(在图1A中向上)的偏向力。活塞330也可以经由其它耦接元件(例如卡扣或搭扣连接)耦接到柱塞310。柱塞310同样地耦接到套筒110，以防止套筒110和柱塞310在轴向方向M上的相对位移。套筒110可以耦接到活塞330，而不是耦接到柱塞310。然而，柱塞310和套筒110可以围绕轴向方向M相对于彼此旋转。该耦接可以通过包括例如从套筒110径向向内延伸的突出部或突出环以及在柱塞310或活塞330(或其加宽部分)的外圆周处形成的相应的凹部或槽的槽/销耦接结构115来实现。它也可以以相反的方式实现，即槽/凹部形成在套筒110中，且(一个或多个)突出部形成在柱塞310上。
图1B中所示的实施例与图1A中的实施例的不同之处仅在于，槽/销耦接结构115现在涉及套筒110和活塞330(而不是柱塞)。所有其它组件可以相同的方式布置。
用于磁体220的安装部120从套筒110径向向外延伸，使得磁体220保持在与气缸主体320的内部空间322分开的腔230内。腔230形成在气缸主体320的侧部分处并由可移除侧盖240覆盖。磁阻传感器210与磁体220一起布置在腔230内，所述腔230由密封器件340(例如密封环)相对于气缸主体320的内部空间322密封。磁阻传感器210可以布置在印刷电路板250上，所述印刷电路板250又可以附接到腔230的可移除侧盖240。
盖130适于为气缸主体320和套筒110和/或腔230提供封闭。盖130安装在气缸主体320上并且包括开口135，活塞杆312延伸通过所述开口135并沿着线性方向M移动。可选的密封元件137可以形成在盖130与活塞310之间，以在线性运动M(位移)期间提供密封。
图2示出了沿着剖面线A-A通过活塞330、套筒110、气缸主体320、磁体220和带有电路板250的侧盖240的剖视图。
从剖视图可以明显看出，套筒110延伸穿过气缸主体320的槽325。这种接合使得套筒110相对于气缸主体320固定成不能相对旋转，从而防止套筒110相对于气缸主体320旋转。因此，磁体220必须保持在图2中的相同角度位置(轴向位移M垂直于图2中的图面)。因此，由磁阻元件210生成的传感器信号保持在线性操作范围内(保持线性)。
实施例的有利方面可以总结如下：
所描述的装置提供了一种基于例如霍尔效应技术的行程传感器，其目的是提供与柱塞310的行程成比例的电信号。传感器对磁场变化敏感，因此，永磁体220被放置在传感器的核心元件(例如霍尔芯片210)附近，并被适当地引导，以使得一旦柱塞310被致动，就允许磁场密度的变化。磁体220与柱塞310的方向不同的任何其它运动方向将引起传感器信号的线性度的偏差。
柱塞310和活塞330与用作磁体保持器的套筒110在上部(气缸)主体320内一起滑动(套筒110和安装部120可以是一体部分)。套筒110包绕柱塞310和活塞330两者，并且为易于装配而开口，该开口相对于磁体220相反地取向。磁体保持器也拥抱盖130并且在其上滑动以用于柱塞310的完全行程。当磁体座(安装部220)在上部主体320的槽325内移动时，套筒110不能旋转。
磁体保持器被设计为提供三种功能：
-允许柱塞110和活塞330在上部主体320内平滑滑动；
-夹持磁体220，将其与柱塞310一起移动，并避免横向运动，无论柱塞310是否有任何可能的旋转；
-保护放置有印刷电路板250和磁体220的腔230。
说明书和附图仅示出了本公开的原理。因此，将理解，本领域的技术人员将能够设计尽管未在本文中明确描述或示出但体现本公开的原理并且包括在其范围内的各种装置。
此外，虽然每个实施例可以作为单独的示例而独立，但是要注意，在其它实施例中，可以将限定的特征不同地组合，即在一个实施例中描述的特定特征也可以在其它实施例中实现。除非声明不意图特定的组合，否则本文的公开内容涵盖此类组合。
附图标记列表
110 套筒
115 突出部/销连同凹部
120 用于磁体的安装部(支撑部)
130 盖
135 盖中的开口
137 密封件
210 磁阻传感器(例如霍尔传感器)
220 磁体
230 腔
240 可移除侧盖
250 印刷电路板
310 柱塞
312 柱塞杆
314 柱塞的活塞部分
320 气缸主体
322 内部空间
325 槽、间隙、分裂状开口
330 活塞
340 密封件
M 线性位移

Claims (12)

1.一种用于行程传感器的磁体保持器，所述行程传感器包括具有磁体(220)的磁阻传感器(210)，并且被配置成能够感测柱塞(310)在柱塞/气缸装置的气缸主体(320)中的线性位移(M)，
其特征在于，所述磁体保持器具有：
-包绕柱塞(310)的套筒(110)；
-从套筒(110)径向突出的用于磁体(220)的安装部(120)；以及
-用于在一侧关闭套筒(110)的盖(130)，其包括用于允许柱塞(310)的线性位移的开口(135)，
其中，当柱塞(310)在气缸主体(320)中执行线性位移(M)时，套筒(110)和盖(130)相对于彼此移动。
2.根据权利要求1所述的磁体保持器，其中，所述柱塞/气缸装置还包括被配置成能够与柱塞(310)一起在气缸主体(320)内移动的活塞(330)，
其特征在于，
套筒(110)形成为包绕活塞(330)的至少上部部分。
3.根据权利要求1或2所述的磁体保持器，其中，所述柱塞(310)能够相对于所述气缸主体(320)执行线性位移和/或旋转，
其特征在于，
安装部(120)被配置成能够在套筒(110)与气缸主体(320)之间提供旋转联锁，同时允许在气缸主体(320)内进行线性位移(M)。
4.根据权利要求2或3所述的磁体保持器，其特征在于，
套筒(110)适于与柱塞(310)和/或活塞(330)一起执行线性位移。
5.一种行程传感器，其包括带有磁体(220)的磁阻传感器(210)、特别是霍尔传感器，磁阻传感器(210)被配置成能够感测柱塞(310)在气缸主体(320)中的线性位移(M)，
其特征在于，所述行程传感器还包括
根据前述权利要求中任一项所述的磁体保持器。
6.根据权利要求5所述的行程传感器，其特征在于，所述行程传感器还包括
腔(230)，其布置在气缸主体(320)的侧部分处，相对于气缸主体(320)的内部空间(322)密封；以及
为腔(230)提供封闭的可移除侧盖(240)，其中，磁阻传感器(210)与其磁体(220)一起布置在腔(230)内。
7.根据权利要求6所述的行程传感器，其特征在于，所述行程传感器还包括
印刷电路板(250)，其附接到可移除侧盖(240)，并适于将磁阻传感器(210)保持在腔(230)中。
8.根据权利要求6或7所述的行程传感器，其特征在于，
盖(130)适于关闭气缸主体(320)和腔(230)。
9.一种用于车辆的制动系统的柱塞/气缸装置，其特征在于，所述柱塞/气缸装置包括
柱塞(310)；
气缸主体(320)，柱塞(310)能够在所述气缸主体(320)内执行线性位移(M)；以及
根据权利要求5至8中任一项所述的行程传感器，其被配置成能够基于/根据所述线性位移(M)来生成传感器信号。
10.根据权利要求9所述的柱塞/气缸装置，其特征在于，
气缸主体(320)包括用于接收安装部(120)的一部分的轴向槽(325)，以在防止套筒(110)与气缸主体(320)之间相对旋转的同时为套筒(110)提供轴向导向。
11.根据权利要求9或10所述的柱塞/气缸装置，
其特征在于，所述柱塞/气缸装置还包括
活塞(330)，其被配置成能够与柱塞(310)一起在气缸主体(320)内沿至少一个方向移动，其中，套筒(110)适于在气缸主体(320)内滑动并包围活塞(330)的至少上部部分；以及
在活塞(330)的下部部分与气缸主体(320)之间的密封件(340)，用于将腔(230)相对于气缸主体(320)的内部空间(322)密封。
12.一种具有根据权利要求9至11中任一项所述的柱塞/气缸装置的车辆。
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