SE445585B - Arrangemang vid en magnetisk legesgivare - Google Patents

Description

8500977-7 10 15 20 25 30 ~ as olägenheter är det nödvändigt att vid montering noggrannt in- justera luftgapet mellan magneten och givaren. Ävenom sâsker blir lägesgivarens noggrannhet förhållandevis dålig. Som följd härav kan dylika lägesgivare ej utnyttjas där god noggrannhet erfordras eller där maskinelementens relativa rörelser är små.

Föreliggande uppfinning avser ett arrangemang vid magnetiska lägesgivare som har till syfte att eliminera nämnda olägenheter och att möjliggöra utformning av en lägesgivare som ej är allt- för känslig för noggrann injustering av luftgapet mellan magnet och givare men ändock uppvisar god noggrannhet. Detta åstad- kommes genom att en första magnetfältalstrande magnet och en andra magnetfältalstrande magnet är fast förbundna med det D andra maskinelementet och magnetfältkänsliga givare är fast för- bundna med det första maskinelementet, vilka givare avkänner magnetfältet kring magneternas fria poler, varvid uppfinningen kännetecknas av att den första magneten och den andra magneten är stavformade och anordnade i vinkelrät riktning relativt varandra, att den första magneten och den andra magneten på båda sina respektive längsgående sidor är omgivna av parallellt an- ordnade magneter, vilka magneter med sina respektive fria poler intager läge i närheten av den första respektive den andra magnetens fria poler, att den första magnetens och den andra magnetens fria poler har motsatt polaritet relativt de bredvidliggande magneternas respektive fria poler och _ att åtminstone de med varandra parallella magneternas respektive andra poler är magnetiskt förenade, varigenom magnetfältets utsträckning kring den första och den andra magnetens respek- tive fria poler begränsas.

Det uppfinningsenliga arrangemanget medför att kring den magnet- pol kring vilken magnetfältstyrkan avkännes kommer magnetfältet att riktas mot den intilliggande magnetpolen. Därigenom blir den del av magnetfältet som kan påverka givaren smalare, vilket med- för att noggrannheten hos lägesgivaren ökar. Dessutom behöver 15 20 25 sol 35 8500977-7 luftgapet mellan magneten och givaren ej injusteras lika noggrannt som i tidigare kända utföringsformer.

Inomnmtorfordonstekniken haruppfinningen visat sig särskilt fördelaktig att utnyttja vid mekaniska växellådor för att in- dikera olika växellägen. Vid hel- eller halvautomatisk styr- ning av mekaniska växellâdor är det erforderligt att indikera vilket växelläge som är ilagt. För detta ändamål är det tidi- gare känt att utnyttja mekaniska strömbrytare. Dessa uppvisar stora nackdelar genom att de fordrar noggrann injustering, därtill är de utrymmeskrävande och utsatta för förslitning, vilket senare medför stort behov av upprepad service.

Med det uppfinningsenliga arrangemanget erhålles möjlighet att i en växellåda anordna växellägesindikering med stor noggrann- het. Samtidigt därmed förenklas inbyggnaden betydligt och prob- lemen med förslitning undvikes helt.

Ytterligare uppfinningen utmärkande egenskaper och fördelar framgår av bifogade beskrivning av en uppfinningen exempli- fierande utföringsform tillämpad vid en fordonsväxellâda.

Beskrivningen göres med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka Figur 1 visar ett deltvärsnitt B-B enligt Figur 4 av en fordonsväxellâda, Figur 2 visar växellådans växlingsmönster, Figur 3 visar en till växellådans växlingsaxel anfäst mag- nethållare, Figur 4 visar ett växelladslock inrymmande magnetfält- känsliga givare och Figur 5 visar ett axiellt tvärsnitt A-A enligt Figur 3. 8500977-7 l0 15 20 25 30 35 Deltvärsnittet enligt Figur l visar ett växellådslock l ingåen- de i en mekanisk växellåda för ett motorfordon. Växellådslocket l inrymmer en vrid- och förskjutbart lagrad växlingsaxel 2, till vilken är anfäst en växelförare 3 för aktivering av ett antal olika växlar i växellådan. Dessa betvingar olika kopplingar i växellådan för in- och urkoppling till och från respektive växel- lägen. växlingsaxelns 2 lagring medger axeln såväl vridningsrörel- ser som axiella förskjutningsrörelser. Växelaxelns 2 rörelser kan styras på ett i och för sig konventionellt sätt med hjälp av en av föraren manövrerad växelspak, som via en länkmekanism överför rörelsen till växlingsaxeln.

I föreliggande exempel utnyttjas tvâ tryckmediestyrda servoorgan för att utföra växlingsaxelns 2 rörelser, av vilka ett servo- organ styr växlingsaxelns 2 axiella rörelser och ett andra servo- organ styr växlingsaxelns 2 vridningsrörelser. Frân ett nuirttre axiellt neutralläge 4 kan växlingsaxeln 2 dels förskjutas axiellt i båda riktningarna från neutralläget 4 och dels vridas i båda riktningarna från ett neutralt vridningsläge 5. Genom kombination av dessa rörelser kan växlingsaxeln 2 förutom nämnda neutrallägen 4,5 intaga sex olika växellägen, vilka motsvarar växellådans olika växlar R, I, II, III, IV, V. Dessa växellägen är schematiskt vi- sade i växlingsmönstret enligt bifogade Figur 2. Växlingsaxelns 2 axiella förskjutningsrörelser motsvarar därvid rörelser av en fik- tiv punkt i figurens tvärriktning och växlingsaxelns vridningsrörel- ser motsvarar på samma sätt rörelser av en fiktiv punkt i figurens höjdriktning.

Till växelföraren 3 är medelst ett antal bultförband 6 anfäst en magnethållare 7. Denna innefattar en konsol 8 av aluminium för an- fästning till växelföraren 3 samt en bottenplåt 9, till vilken se- nare är magnetiskt anfäst sju permanentmagneter 10-16. Konsolen 8, bottenplâten 9 och magneterna l0-l6 är ingjutna i och sammanhåll- na av ett härdat plastmaterial, lämpligen epoxiplast. Vid tillverk- ning av magnethållaren 7 har magneterna lD-lö magnetiserats innan de monteras till den av mjukmagnetiskt material utformade botten- Nämn. 10 15 20 25 30 35 8500977-7 Magneterna 10-16 är anordnade i tvâ grupper. En första grupp inne- fattar tre magneter 10,11,12, vi1ka är anordnade med utsträckning i axeïns 2 tvärriktning för att avkänna väx1ingsaxe1ns 2 vridnings- läge. En andra grupp innefattar fyra magneter 13-16, vi1ka är an- ordnade med axie11 utsträckning för att avkänna väx1ingsaxe1ns 2 axie11a 1äge.

Av magneterna 10-12 i den förstnämnda gruppen är en mittre magnet 11 orienterad med sin nordpo1 N mot bottenp1åten 9, medan de två omgivande magneterna 10,12 är orienterade med sina respektive syd- po1er S mot bottenpiâten 9. Magneternas 10-12 respektive motsatta po1er är orienterade radie11t utåt. I bifogade figurer är nordpo- 1erna utmärkta med N och sydpo1erna med S för respektive magneter.

Magneterna 13-16 i den andra gruppen är anordnade pä ett 1iknande sätt. En mittre magnet 14 är orienterad med sin nordpo1 N mot bot- tenpïattan 9, medan de övriga magneterna 13,15,16 är orienterade med sina respektive sydpo1er S mot bottenp1äten 9. Även dessa mag- neter 13-16 har sina respektive motsatta po1er orienterade radie11t utåt.

Ti11 växe11åds1ocket 1 är mede1st ett anta1 bu1tförband (ej visade) anfäst ett givar1ock 18, som inrymmer ett därå anordnat e1ektriskt kretskort 19. Pâ kretskortet 19 är anfäst fem magnetfä1tkäns1iga givare 20-24, s k ha11givare, vi1ka kan avkänna såvä1 styrka som riktning hos ett magnetfä1t. Ha11givaren 20-24 och kretskortet 19 är anfästa ti11 givar1ocket 18 mede1st ett härdat p1astmateria1 25, 1ämp1igen epoxip1ast. Givariocket 18 är orienterat re1ativt väx- 1ingsaxe1n 2 så att i radie11 riktning endast en sma1 1uftspa1t 26 ski1jer nmgneterna 10-16 från ha11givarna 20-24.

Ha11givarnas 20-24 orientering relativt magneterna 10-16 framgår av en kombination av figurerna 3 och 4, i vi1ka figurer väx1ings- axeïns respektive neutra11ägen 4,5 är utmärkta med streckprickade 1injer. 8500977-7 Ha11givarna 20-24 är 1iksom magneterna 10-16 anordnade i två grupper. En första grupp innefattar tre ha11givare 22-24 av- sedda för avkänning av väx1ingsaxe1ns 2 vridnings1äge. Med av- seende därpå är dessa ha11givare 22-24 orienterade i väx1ings- 5 axe1ns 2 tangentie11a riktning. En andra grupp innefattar tvâ ha11givare 20-21 avsedda för avkänning av väx1ingsaxe1ns 2 axie11a 1äge. Dessa ha11givare 20-21 är orienterade i väx1ings- axe1ns 2 axie11a riktning. 10 Ha11givarna 20-24 är orienterade så att de är käns1igast för ett radie11t riktat magnetfä1t. Genom att ha11givarna 20-24 dess- utom kan avkänna riktningen på magnetfä1tet är de även anordnade så att de endast avkänner magnetf1öde riktat in mot magnetiska sydpo1er S. Magnetfält i närheten av magnetiska nordpo1er N är 15 riktat utät från po1erna och kommer så1edes ej att påverka ha11- givarna 20-24. Bifogade Figur 5 visar magneterna 11,13-16 i ett axie11t tvärsnitt A-A en1igt Figur 3. I nämnda Figur 5 är magnet- flödet pâ konventione11t sätt visat med magnetiska kraft1injer 27 me11an magneternas 13-16 respektive fria po1er. Genom att upp- 20 finningsen1igt anordna den mittre magneten 14 med motsatt po1ari- tet re1ativt de två inti11iggande magneterna 13,15 begränsas mag- netfä1tets utsträckning kring sydpo1en på den magnet 11 som på- verkar ha11givaren 20,21. Pâ ana1ogt sätt är magnetfä1tet kring den mittre magneten 11 begränsat genom de inti11iggande magneter- 25 na 10,12.

Magnetfä1tet riktat mot de mittre magneternas 11 respektive 14 fria sydpo1er S avböjes genom inverkan från de inti11iggande magne- ternas 10,12 respektive 13,15 respektive nordpo1er N. Detta med- 30 för att ungefär mitteme11an en dy1ik mittre magnet 11,14 och en inti11iggande magnet 10,12,13,15 erhå11es en gräns utanför vi1- ken magnetfä1tet ej kan påverka ha11givarna 20-24. De1 av magnet- fä1tet inti11 de två fria sydpo1erna som kan påverka ha11givarna _. 20-24 kommer därför att få en begränsad utsträckning. 35 10 15 20 25 30 35 8500977-7 Av samtïiga sju magneter 10-16 utnyttjas enbart två mittre mag- neterna 11,14 för att påverka ha11givarna 20-24, medan övriga fem magneter 10,12,13,15,16 utnyttjas för att begränsa magnet- - fältets utsträckning kring de mittre magneterna 11,14. Förde1s- vis kan de två mittre magneterna 11,14 vara ti11verkade av ett materia1 med ett starkt magnetfä1t, exempe1vis en kobo1t-samarium- 1egering. övriga magneterna 10,12,13,15,16 kan vara ti11verkade av enkïare och bi11igare magnetiskt materia1, exempe1vis ferrit.

I växe11âdans neutra11äge 5 intager väx1ingsaxe1n 2 ett 1äge där magneten 11 påverkar ha11givaren 23. Om väx1ingsaxe1n 2 vrides, vi1ket i en1ighet med Figur 3 motsvarar höjd1edsröre1- ser, innebär detta att magneten 11 kommer att påverka ha11giva- ren 22 e11er ha11givaren 24 beroende av åt vi1ket hå11 växlings- axe1n 2 vrides.

De två ha11givarna 20 och 21 är när väx1ingsaxe1n 2 befinner sig i sitt axie11t mittre, neutra1a 1äge 4 opåverkade av magneten 14.

Vid axie11 röre1se åt endera hå11et kommer endera av ha11givarna 20 och 21 att påverkas av magneten 14.

Genom o1ika kombinationer av signa1er och frånvaro av signa1er från ha11givarna 20-24 kan väx1ingsaxe1ns 2 1äge entydigt be- stämmas, vi1ket utnyttjas för att indikera vi1ket växe11äge växe1- 1ådan befinner sig i.

Uppfinningen kan inom ramen för efterfö1jande patentkrav modi- fieras och utformas annor1unda än vad som exemp1ifierats i beskrivningen. Exempe1vis kan en e11er f1era av magneterna 10-16 integreras med varandra, varvid dock deras respektive po1er bör vara anordnade såsom ovan beskrivits. En dy1ik utformning ger en något bi11igare 1ösning, men ger ej 1ika god noggrannhet som när separata magneter utnyttjas.

Claims (8)

8500977-7 10 15 20 25 30 P A T E N T K R Å V

1. Arrangemang vid en magnetisk iägesgivare för avkänning av relativa läget meiïan ett fast första maskineïement (1) och ett akielït förskjutbart och vridbart 'lagrat andra maskineiement (2), varvid en första magnetfäïtaïstrande magnet (11) och en andra magnetfäitaistrande magnet (14) är fast förbundna med det andra maskineiementet (2) och magnetfältkänsïiga givare (20-24) är fast förbundna med det första maskineïementet (1), viïka givare (20-24) av- känner magnetfäïtet kring magneternas (11,14) fria poier, k ä n n e t e c k n a t av att den första magneten (11) och den andra magneten (14) är stavformade och anordnade i vinkeirät riktning reiativt varandra, att den första magneten (11) och den andra magneten (14) på båda sina respektive ïängsgående sidor är om- givna av para11e11t anordnade magneter (10,12,13,15,16), viika magneter med sina respektive fria poïer intager ïäge i närheten av den första respektive den andra magnetens (11,14) fria poïer, att den första magnetens (11) och den andra magnetens (14) fria poier har motsatt poïaritet reïativt de bredvid- iiggande magneternas (10,1Z,13,15,16) respektive fria poïer och g att åtminstone de med varandra para11e11a magneternas (10-16) respektive andra po1er är magnetiskt förenade, varigenom magnetfäïtets utsträckning kring den första och den andra magnetens (11,14) respektive fria poïer begränsas.

2. Arrangemang enïigt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n att av att både den första och andra magneten (11,14) och de bredvidiiggande magneterna (10,12,13,15,16) är utformade av separata permanentmagneter (10-16), som a11a är magnetiskt förenade via en magnetiskt iedande bottenplåt (9). 20 25 30 35 8500977-7

3. Arrangemang enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att den första och andra magneten (11,14) är symmetriskt omgivna av minsttvå bredvidliggandemagneter (10,12,l3,15,16).

4. Arrangemang enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t av att magneternas (10-16) respektive fria poler är anordnade utefter maskinelementens (1,2) relativa rörelseriktningar.

5. Arrangemang enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att den magnetfältkänsliga givaren (20-24) utgöres av ät- minstone en hallgivare, vilken avkänner magnetfältets storlek i en bestämd riktning.

6. Arrangemang enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t av att ett flertal hallgivare (20-24) är anordnade vid det andra maskinelementet (1) för att indikera ett flertal olika relativa lägen mellan maskinelementen (1,2).

7. Arrangemang enligt patentkrav 1 eller 6, tillämpat vid en mekanisk växellåda för att indikera aktiverat växelläge, k ä n n e t e c k n a t av att magneterna (10-16) är fast förbundna med en i växellådan axiellt och vridbart lagrad växlingsaxel (2) och att den magnetfältkänsliga givaren (20-24) är fast förbunden med ett växellädslock (1).

8. Arrangemang enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t av att ett flertal magneter (10-16) är anordnade vid en gemensam magnethållare (7) anfäst vid växlingsaxeln (2); att ett flertal magnetfältkänsliga givare (20-24) är an- ordnade vid växellådslocket (1) samt att magneterna (10-16) och de magnetfältkänsliga givarna (20-24) är anordnade i två grupper, av vilka en grupp utnyttjas för axiell läges- indikering av växlingsaxeln (2) och en andra grupp utnyttjas för indikering av växlingsaxelns (2) vridningsläge.