ES2677328T3 - Sistema de medición de posición - Google Patents

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ES2677328T3 ES09002314.4T ES09002314T ES2677328T3 ES 2677328 T3 ES2677328 T3 ES 2677328T3 ES 09002314 T ES09002314 T ES 09002314T ES 2677328 T3 ES2677328 T3 ES 2677328T3
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    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/70—Inputs being a function of gearing status dependent on the ratio established

Abstract

Sistema de medición de posición con (a) al menos un cojinete (35), (b) una varilla (10) guiada en el cojinete (35) que se compone de un material magnetizable y que presenta un diámetro exterior (D), (c) un sensor de campo magnético lineal (40) y (d) un imán (14) dispuesto al lado del sensor de campo magnético lineal (40), estando (e) la varilla (10) provista de una escotadura (12) y (f) disponiéndose el imán (14) en la escotadura (12) dentro de una superficie envolvente en forma de camisa cilíndrica (26) alrededor de la varilla (10), caracterizado por que la escotadura (12) se dispone en un borde axial de la varilla (10) y se transforma en el borde (20), - extendiéndose la varilla (10) en una dirección longitudinal de varilla (R), - presentando la escotadura (12) una superficie base que en dirección longitudinal de varilla (R) tiene una longitud de superficie base (Lsuperficie base) y - presentando el imán (14) en dirección longitudinal de varilla (R) una longitud de imán (Limán) menor que 0,6 veces, especialmente menor que la mitad de la longitud de superficie base (Lsuperficie base), estando la escotadura (12) en un primer lado (16) respecto a la dirección longitudinal de varilla (R) limitada por una primera pared de escotadura (18) y presentando el imán (14) una primera distancia (A1) respecto a la primera pared de escotadura (18) que corresponde, como mínimo, a la longitud del imán (Limán) y fijándose el imán (14) por medio de un tornillo (24) en la varilla (10), disponiéndose el tornillo (24) dentro de la superficie envolvente en forma de camisa (26).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de medicion de posicion
La invencion se refiere a un sistema de medicion de posicion con (a) un cojinete, (b) una varilla guiada en el cojinete, que es de un material magnetizable y que presenta un diametro exterior, (c) un sensor de campo magnetico lineal y (d) un iman dispuesto al lado del sensor de campo magnetico lineal.
Estos sistemas de medicion de posicion se utilizan, por ejemplo, en cilindros neumaticos o hidraulicos dispuestos en reguladores de engranaje. Los reguladores de engranaje sirven para realizar el movimiento de cambio en una transmision automatica. Para que un sistema de control electrico de la caja de cambios, en la que se encuentra el regulador de engranaje, pueda detectar siempre la posicion del piston neumatico o hidraulico, el regulador de engranaje posee un sistema de medicion de posicion.
Estos sistemas de medicion de posicion se conocen, por ejemplo, por los documentos EP 2 265 844 B1 o DE 100 53 995 A1. El documento EP 2 265 844 B1 corresponde al artmulo 54(3) de la CEP, por lo que carece de importancia en lo que se refiere a la cuestion de la actividad inventiva.
Por razones de estabilidad, la varilla es de acero. En la varilla se dispone un iman cuya su posicion es detectada por el sensor de campo magnetico lineal.
El inconveniente de los sistemas de medicion de posicion conocidos es su complicada fabricacion. Para que las lmeas del campo magnetico del iman no se distorsionen a causa de la varilla de acero, el iman se fija por medio de un soporte no magnetizable en la varilla y sobresale de la misma. La varilla con el soporte superpuesto, que queda fuera del diametro de la varilla, no se puede guiar a traves de un cojinete, lo que da lugar a un montaje complicado.
El objetivo de la invencion consiste en proponer un sistema de medicion de posicion que se pueda montar facilmente y que al mismo tiempo realice mediciones exactas.
La invencion resuelve el problema por medio de un sistema de medicion de posicion generico segun la reivindicacion 1.
El sistema de medicion de posicion segun la invencion ofrece la ventaja de un montaje especialmente sencillo. La varilla con el iman montado en la escotadura se puede introducir en el cojinete y fijar allf
En comparacion con los sistemas de medicion de posicion existentes se consigue ademas un espacio de montaje mas reducido. Otra ventaja del sistema de medicion de posicion radica en que no se produce ningun blindaje magnetico a pesar de la disposicion del iman en el diametro del cojinete y en que el sensor funciona sin perturbaciones.
El material magnetizable, que tambien se podna definir como material ferromagnetico y que se encuentra en el entorno de un iman, deforma las lmeas de campo magnetico que emanan del iman. Por lo tanto, era de esperar que una disposicion del iman en la escotadura de la varilla diera lugar a que las lmeas de campo magnetico se vieran influenciadas por la varilla, de modo que los resultados de la medicion de posicion del sistema de medicion de posicion se falsearan. Por esta razon, hasta ahora el iman siempre se ha dispuesto fuera de la superficie envolvente en forma de camisa cilmdrica. Sin embargo, se ha demostrado que la influencia de la varilla que cambia las lmeas de campo magnetico se puede reducir hasta tal punto que es posible determinar la posicion exacta a pesar de la influencia negativa de la varilla. En otras palabras, con el sistema de medicion de posicion segun la invencion se supera el prejuicio de que el iman debe colocarse siempre en la parte situada radialmente lo mas alejada posible respecto a la varilla.
El sensor de campo magnetico lineal se dispone especialmente de manera que se pueda registrar una posicion de la varilla y leerla por medio de una unidad de control electrica.
Por la caractenstica de que el iman esta dispuesto en la escotadura dentro de una envoltura cilmdrica dentro de una superficie envolvente en forma de camisa cilmdrica alrededor de la varilla ha de entenderse que el iman se posiciona dentro del diametro de la varilla. En otras palabras, el iman se dispone en la escotadura de manera que no sobresalga radialmente de la varilla.
Una superficie envolvente en forma de camisa cilmdrica es una superficie en forma de camisa cilmdrica imaginaria que tiene forma de camisa cilmdrica, cuyos puntos se encuentran todos fuera de la varilla y para la que no existe ninguna superficie de camisa cilmdrica imaginaria con las dos caractensticas indicadas que tenga un diametro mayor. Por lo tanto, el termino de superficie envolvente se utiliza en sentido matematico.
El cojinete se configura preferiblemente en forma de tubo que puede presentar un extremo abierto y un extremo cerrado opuesto al extremo abierto. En otras palabras, la varilla pasa al menos en parte por el tubo, siendo posible, pero no necesario, que la varilla este en contacto con el tubo en toda su extension longitudinal.
Segun la invencion, la escotadura se preve en un borde axial de la varilla y se transforma en el borde. En este caso, la escotadura tambien se puede definir como resalte marginal. De acuerdo con una forma de realizacion alternativa preferida, la escotadura se dispone a distancia del borde.
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Segun la invencion se preve que la varilla tenga una forma basica cilmdrica.
Segun la invencion, la varilla se extiende en una direccion longitudinal de la varilla, presentando la escotadura una superficie de base que en direccion longitudinal de la varilla posee una longitud de superficie de base y teniendo el iman en direccion longitudinal de la varilla una longitud de iman menor que 0,6 veces, en particular menor que la mitad de la longitud de superficie de base. Como consecuencia, se produce una distorsion especialmente reducida de las lmeas de campo magnetico por parte de la varilla.
Segun la invencion, la escotadura en uno de los lados respecto a la direccion longitudinal de varilla queda limitada por una primera pared de escotadura, existiendo entre el iman y la primera pared de escotadura una distancia correspondiente que corresponde, como mmimo, a la longitud del iman. Esto permite una deformacion particularmente pequena de las lmeas de campo magnetico del iman por parte de la varilla.
La perturbacion de las lmeas de campo magnetico por la varilla se reduce especialmente cuando la primera pared de escotadura forma con la direccion longitudinal de la varilla un primer angulo de menos de 45°.
Preferiblemente, la escotadura queda limitada en un segundo lado opuesto al primer lado por una segunda pared de escotadura, y el iman presenta una distancia respecto a la segunda pared de escotadura de al menos la longitud del iman. La segunda pared de escotadura forma con la direccion longitudinal de la varilla preferiblemente un segundo angulo de menos de 45°.
Es posible, pero no necesario, que la primera pared de escotadura y la segunda pared de escotadura esten inclinadas en el mismo angulo con respecto a la direccion longitudinal de la varilla.
A continuacion se explica con mayor detalle un ejemplo de realizacion de la invencion con referencia a los dibujos adjuntos. Se representa en la
Figura 1 una varilla para un sistema de medicion de posicion segun la invencion en una vista en perspectiva;
Figura 2 una seccion transversal segun el plano E;
Figura 3 una seccion longitudinal del sistema de medicion de posicion segun la invencion y en la Figura 4 una vista correspondiente a la figura 3.
La figura 1 muestra una varilla 10 fabricada de material magnetico en forma de pieza de acero, que presenta un diametro exterior D. En una escotadura 12 se dispone un iman 14. El iman 14 tiene una intensidad de campo de mas de un Tesla, en este caso de 1,2 Tesla.
La escotadura 12 esta limitada en un primer lado 16 por una primera pared de escotadura 18, que representa la zona de transicion de la escotadura 12 a la varilla 10. La primera pared de escotadura 18 se inclina respecto a una direccion longitudinal de varilla R y forma con esta un primer angulo a1 que en este caso es de 45°. La varilla 10
tiene una forma basica cilmdrica. El iman 14 se fija en un soporte 22 y con este, a traves de un tornillo 24, en la
varilla 10.
El iman tiene una longitud de iman Liman de, por ejemplo, menos de 20 mm, en este caso de 10 mm. En la direccion longitudinal de varilla R, el iman 14 presenta una primera distancia A1 respecto al fondo de la primera pared de
escotadura 18, que es mayor que la longitud del iman Liman y en este caso de 20 mm.
La figura 2 muestra una seccion transversal perpendicular a la direccion longitudinal de varilla R a traves de la varilla 10. Se puede ver que el iman 14 y el soporte 22 del iman 14 se encuentran dentro de una superficie envolvente en forma de camisa cilmdrica 26, que tiene el diametro exterior D. La superficie envolvente 26 se crea reduciendo el diametro de una superficie en forma de camisa cilmdrica imaginaria, que comprende los componentes de la varilla (10) mostrados en la figura 1, hasta alcanzar el diametro mmimo posible. Dado que en el presente caso la varilla 10 mas alla de la primera pared de escotadura 18 (figura 1) tiene un cuerpo base cilmdrico 28 con un diametro exterior D, la superficie envolvente en forma de camisa cilmdrica 26 es en este caso identica al contorno exterior del cuerpo base 28.
La figura 3 muestra una seccion transversal de un sistema de medicion de posicion segun la invencion 30, de acuerdo con una segunda forma de realizacion. Se puede ver que la varilla 10 esta limitada en un segundo lado 32 opuesto al primer lado 16 por una segunda pared hueca 34 que forma con la direccion longitudinal de varilla R un segundo angulo a2 de 45°. La varilla 10 se mueve en un cojinete 35, que consta de dos cojinetes parciales 35.1 y 35.2. Los cojinetes parciales 35.1, 35.2 se configuran en un tubo 36.
Entre la primera pared de escotadura 18 y la segunda pared de escotadura 34, la escotadura 12 presenta una superficie base 38, que tiene una longitud de superficie base Lsuperficie base. La longitud de superficie base Lsuperficie base corresponde a varias veces la longitud del iman Liman (comparese la figura 1). Una segunda distancia A2 entre el iman 14 y la segunda pared de escotadura 34 es mayor que la longitud del iman Liman.
Al lado del iman 14 se dispone en el tubo 36 un sensor de campo magnetico lineal 40. El sensor de campo magnetico lineal 40 tambien puede llamarse PLCD (permanent magnetic linear contactless displacement sensor; sensor de desplazamiento lineal sin contacto con iman permanente). Se ha podido comprobar que con el sistema de medicion de posicion 30 la posicion de la varilla 10 respecto al sensor de campo magnetico lineal 40 se puede medir
con alta precision, si la primera distancia A1 y la segunda distancia A2 se eligen como se ha descrito anteriormente. Para la fabricacion del sistema de medicion de posicion, el iman 14 se fija en primer lugar en su soporte 22 en la varilla 10. A continuacion la varilla 10 se introduce en el tubo 36 de modo que se apoye en los cojinetes parciales 35.1, 35.2.
5 La figura 4 muestra una vista correspondiente a la figura 3, en la que los cojinetes parciales 35.1, 35.2 se pueden ver mejor. Se puede ver que el iman 14 y la escotadura 12 estan dispuestos entre los cojinetes parciales 35.1, 35.2, lo que resulta especialmente ventajoso.
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Claims (6)

  1. 5
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    40
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de medicion de posicion con
    (a) al menos un cojinete (35),
    (b) una varilla (10) guiada en el cojinete (35) que se compone de un material magnetizable y que presenta un diametro exterior (D),
    (c) un sensor de campo magnetico lineal (40) y
    (d) un iman (14) dispuesto al lado del sensor de campo magnetico lineal (40), estando
    (e) la varilla (10) provista de una escotadura (12) y
    (f) disponiendose el iman (14) en la escotadura (12) dentro de una superficie envolvente en forma de camisa cilmdrica (26) alrededor de la varilla (10), caracterizado por que la escotadura (12) se dispone en un borde axial de la varilla (10) y se transforma en el borde (20),
    - extendiendose la varilla (10) en una direccion longitudinal de varilla (R),
    - presentando la escotadura (12) una superficie base que en direccion longitudinal de varilla (R) tiene una longitud de superficie base (Lsuperficie base) y
    - presentando el iman (14) en direccion longitudinal de varilla (R) una longitud de iman (Liman) menor que 0,6 veces, especialmente menor que la mitad de la longitud de superficie base (Lsuperficie base), estando la escotadura (12) en un primer lado (16) respecto a la direccion longitudinal de varilla (R) limitada por una primera pared de escotadura (18) y presentando el iman (14) una primera distancia (A1) respecto a la primera pared de escotadura (18) que corresponde, como mmimo, a la longitud del iman (Liman) y fijandose el iman (14) por medio de un tornillo (24) en la varilla (10), disponiendose el tornillo (24) dentro de la superficie envolvente en forma de camisa (26).
  2. 2. Sistema de medicion de posicion segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la primera pared de escotadura (18) forma con la direccion longitudinal de varilla (R) un primer angulo (a-i) de menos de 45°.
  3. 3. Sistema de medicion de posicion segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que la escotadura (12) queda limitada por un segundo lado (32) opuesto al primer lado (16) por una segunda pared de escotadura (34) y por que el iman (14) presenta una segunda distancia (A) respecto a la segunda pared de escotadura (34) correspondiente, como mmimo, a la longitud de iman (Liman).
  4. 4. Sistema de medicion de posicion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la segunda pared de escotadura (34) forma con la direccion longitudinal de varilla (R) un segundo angulo (a2) de menos de 45°.
  5. 5. Sistema de medicion de posicion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cojinete (35) se configura en un tubo (36) que posee un extremo abierto y un extremo cerrado opuesto al extremo abierto.
  6. 6. Regulador de engranaje con un sistema de medicion de posicion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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