SE525792C2

SE525792C2 - Position sensor for e.g. automatic vehicle clutch actuator component, comprises movable sensor body in contact free cooperation with stationary sensor body

Info

Publication number: SE525792C2
Application number: SE0401859A
Authority: SE
Inventors: Sten Jiewertz
Original assignee: Scania Cv Abp
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2005-04-26
Also published as: DE112005001646B4; SE0401859D0; SE0401859L; WO2006006916A1; DE112005001646T5

Abstract

A stationary sensor body (32) can be moved into a new stationary position by a free end (24) of the actuator component (20) and a movable sensor body (52) is designed to move at a distance from the stationary body. The movable body is connectable to the actuator component and can be moved between a position remote from the stationary body and a position in proximity to the stationary body. Wear in the vehicle mechanism (80) results in the stationary body overcoming a frictional force to be moved into a new stationary position inside a guide sleeve (14). Independent claims are also included for the following: (a) Stationary sensor body for this sensor, which includes a stop surface (38) for engaging with a free end of the actuator component in order to move this body into a new stationary position and which also includes a detector section comprising a space (42) designed to locate this body with play; and (b) Movable sensor body for this sensor, which comprises a pin located with play inside a space in a detector part of the stationary sensor body and a head (60) at one end of the pin for resiliently fixing inside a cavity in the actuator component so that the pin can be pivoted to a limited extent around the head inside the space.

Description

I hOO 0 IDO' 0-00 nu 0 I i 000 00 O I Ola UI 10 15 20 -25 30 r- r~ rf rr: r'~. q j o ø Q o nu xx ._ ud 1 f ~_ I I n SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppﬁnning är därför att tillhandahålla en lägesgivare av inledningsvis angivet slag där den rörliga givarkroppen inte behöver belastas mekaniskt, utan kan samverka beröringsfritt med den stationära givarkroppen. I hOO 0 IDO '0-00 nu 0 I i 000 00 O I Ola UI 10 15 20 -25 30 r- r ~ rf rr: r' ~. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is therefore to provide a position sensor of the type initially indicated where the movable transducer body does not need to be mechanically loaded, but can cooperate contactlessly with the stationary transducer body. .

Detta uppnås genom de särdrag som anges i efterföljande patentkrav.This is achieved by the features set forth in the appended claims.

Enligt en betraktelse av uppﬁnningen är den stationära givarkroppen anordnad att förflyttas av en fri ände av komponenten till de nya stationära lägena och den rörliga givarkroppen är anordnad att röra sig på avstånd från eller med spel till den stationära givarkroppen. Därigenom kan å ena sidan den rörliga givarkroppen utformas nästan enbart med hänsyn på optimal givarfunktion med obetydliga fordringar på mekanisk hållfasthet. Å andra sidan kan den stationära givarkroppen fasthållas med önskad tillräckligt hög friktion mot förﬂyttningen till de nya lägena, så att den inte riskerar att oavsiktligt förﬂyttas av t.ex. starka vibrationer från stor fordonsdieselmotor.According to a consideration of the invention, the stationary transducer body is arranged to be moved by a free end of the component to the new stationary positions and the movable transducer body is arranged to move at a distance from or with play to the stationary transducer body. As a result, on the one hand, the movable sensor body can be designed almost exclusively with regard to optimal sensor function with insignificant demands on mechanical strength. On the other hand, the stationary sensor body can be held with the desired sufficiently high friction against the movement to the new positions, so that it does not risk being inadvertently moved by e.g. strong vibrations from large vehicle diesel engine.

Enligt en utföringsform har komponentens fria ände ett cylindriskt urtag för upptagning av ett detektorparti hos den rörliga givarkroppen, så att den fria änden av en detektorpartiet omslutande hålcylinder är anordnad att ingripa med en anslagsyta hos den stationära givarkroppen för förflyttning av denna. På detta sätt kan fördelaktigt tryckkraften från komponenten fördelas koncentriskt på den stationära givarkroppen omkring givarens funktionella delar, såsom en spole och en ankarpinne, vilka är skyddade upptagna i det cylindriska urtaget.According to one embodiment, the free end of the component has a cylindrical recess for receiving a detector portion of the movable sensor body, so that the free end of a hollow cylinder enclosing the detector portion is arranged to engage with a stop surface of the stationary sensor body for moving it. In this way, the compressive force from the component can advantageously be distributed concentrically on the stationary sensor body around the functional parts of the sensor, such as a coil and an anchor pin, which are protected received in the cylindrical recess.

Andra särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av följande detaljerade beskrivning och av patentkraven.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and from the claims.

KORTFATTAD RITNINGSBESKRIVNING FIG. 1 är en vy snett framifrån, huvudsakligen i längdsnitt, av ett ställdon med en lägesgivare enligt uppfinningen; 10 15 20 25 f' f» f* rf' p Q v' ..._ x; i :__ ''''' " 3 FIG. 2A är en längdsnittvy med ett par områden l större skala av ett ställdon i ett första läge med en Iägesgivare huvudsakligen enligt FIG. 1; FIG. 2B är en längdsnittvy av ställdonet i FIG. 2A i ett andra läge; och FIG. 2C är en längdsnittvy av ställdonet i FIG. 2A i ett nytt andra läge med bakåtflyttad lägesgivare.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view obliquely from the front, mainly in longitudinal section, of an actuator with a position sensor according to the invention; 10 15 20 25 f 'f »f * rf' p Q v '..._ x; Fig. 2A is a longitudinal sectional view with a pair of areas on a larger scale of an actuator in a first position with a position sensor mainly according to Fig. 1; Fig. 2B is a longitudinal sectional view of the actuator in Figs. Fig. 2A in a second position, and Fig. 2C is a longitudinal sectional view of the actuator of Fig. 2A in a new second position with the position sensor moved backwards.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Det på FlG. 1 visade ställdonet 10 är avsett att på känt sätt manövrera en schematiskt framställd friktionskoppling 80 i ett fordon via en manöverstång 28.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS It on FlG. 1 is intended to operate in a known manner a schematically produced friction clutch 80 in a vehicle via an operating rod 28.

Kopplingen kan då tjänstgöra som en automatkoppling, vilken avlastar föraren från manövrering av kopplingen. Ställdonet 10 innefattar i utföringsexemplet en cylinder 11 som matas med tryckluft från en tryckluftskälla 74 via en ﬂuidledning 76 till ett in- och utlopp 12. Ett högre tryck hos tryckluften påverkar en kolv 18 som i sin tur trycker på manöverstången 28 till ett läge som antyds FIG. 1 (och 2A), där kopplingen beﬁnner sig ur ingrepp. Ett lägre tryck hos tryckluften tillåter manöverstången 28 att via kraft från en fjäder 84 i kopplingen 80 trycka tillbaka kolven 18 en sträcka s till ett läge som visas i FlG. 2B, där kopplingen beﬁnner sig i ingrepp för att överföra vridmoment från en motor i fordonet till fordonets drivhjul.The clutch can then serve as an automatic clutch, which relieves the driver from operating the clutch. The actuator 10 comprises in the exemplary embodiment a cylinder 11 which is supplied with compressed air from a source of compressed air 74 via a discharge 76 to an inlet and outlet 12. A higher pressure of the compressed air acts on a piston 18 which in turn presses the control rod 28 to a position indicated FIG. 1 (and 2A), where the coupling terminates from engagement. A lower pressure of the compressed air allows the control rod 28 to push the piston 18 back a distance s to a position shown in FlG via force from a spring 84 in the coupling 80. 2B, where the clutch is engaged to transmit torque from an engine in the vehicle to the vehicle's drive wheel.

Kolven 18 är via en kolvstång 20 styrd genom en gavel 13 i cylindern 11. En tryckﬁäder 26 verkar mellan gaveln 13 och kolven 18 i cylindern 10 för att tillsammans med tryckluften hålla emot den tryckkraft från kopplingen 80 på manöverstången 28 som strävar att bringa kopplingen 80 i ingrepp. l Kolvstången 20 sträcker sig vid gavelns 13 utsida in i en styrhylsa 14 för en med 30 allmänt betecknad Iägesgivare enligt uppﬁnningen. Lägesgivaren 30 är i det visade exemplet en induktiv givare, men uppfinningen kan även tillämpas med andra typer av givare som arbetar enligt andra, t.ex. elektriska och/eller optiska, principer. 0 0000: 10 15 20 25 Den induktiva lägesgivaren 30 innefattar en stationär givarkropp 32 och en rörlig givarkropp 52. Den stationära givarkroppen 32 har enborrning eller kanal 42 i vilken den rörliga givarkroppen 52 i form av en stav eller pinne kan intränga. Kanalen 42 omsluts av en spole 44 (FIG. 2A) vars ändrade induktans kan användas som ett mått på läget hos den rörliga givarkroppen 52 när denna intränger i kanalen 42. 'Aktuella induktansvärden signaleras via ledningar 46 till en elektronisk styrenhet 70 för fordonskopplingen. Ledningarna 46 sträcker sig från en baksida av den stationära givarkroppen 32 via ett skyddshölje 48 till styrenheten 70 som på ej närmare visat i sig känt sätt i sin tur via en signalförbindelse 72 styr trycket från tryckluftskällan 74 för att bringa friktionskopplingen 80 i och ur ingrepp.The piston 18 is controlled via a piston rod 20 through an end cap 13 in the cylinder 11. A pressure spring 26 acts between the end cap 13 and the piston 18 in the cylinder 10 to resist together with the compressed air the compressive force from the clutch 80 on the control rod 28 which seeks to bring the clutch 80 in intervention. The piston rod 20 extends at the outside of the end end 13 into a guide sleeve 14 for a position sensor generally designated 30 according to the invention. The position sensor 30 in the example shown is an inductive sensor, but the invention can also be applied with other types of sensors which work according to others, e.g. electrical and / or optical, principles. The inductive position sensor 30 comprises a stationary sensor body 32 and a movable sensor body 52. The stationary sensor body 32 has a single bore or channel 42 into which the movable sensor body 52 in the form of a rod or pin can penetrate. The channel 42 is enclosed by a coil 44 (FIG. 2A) whose changed inductance can be used as a measure of the position of the movable sensor body 52 when it enters the channel 42. Current inductance values are signaled via lines 46 to an electronic control unit 70 for the vehicle coupling. The lines 46 extend from a rear side of the stationary sensor body 32 via a protective cover 48 to the control unit 70 which in a manner not shown per se known in turn via a signal connection 72 controls the pressure from the compressed air source 74 to bring the friction clutch 80 in and out of engagement.

Allteftersom friktionskopplingens 80 ingreppsytor 82 (FIG. 1) slits, kommer läget för ställdonets 10 kolvstång 20 när kopplingen 80 beﬁnner sig i ingrepp att förskjutas bakåt eller åt höger i FlG. 2B. Enligt uppﬁnningen medbringar då gradvis kolvstångens 20 fria ände den stationära givarkroppen 32 till nya stationära lägen, så att när ingreppsytorna är så gott som helt nedslitna har den stationära givarkroppen 32 förskjutits ensträcka w till läget som visas i FIG. 2C.As the engagement surfaces 82 (FIG. 1) of the friction clutch 80 wear, the position of the piston rod 20 of the actuator 10 when the clutch 80 becomes engaged will be displaced backwards or to the right in FlG. 2B. According to the invention, the free end of the piston rod 20 then gradually brings the stationary sensor body 32 to new stationary positions, so that when the engaging surfaces are almost completely worn, the stationary sensor body 32 has been displaced one distance w to the position shown in FIG. 2C.

Kolvstången 20 har vid sin fria ände ett cylindriskt urtag 22 som med spel upptar ett avsmalnat cylindriskt utsprång eller detektorparti 34 hos den stationära givarkroppen 32. Vid kolvstångens 20 fria ände avgränsas därmed en ringforrnig tryckyta 24 som kan ingripa med en ringforrnig ansats 38 hos den stationära givarkroppen 32 radiellt utanför den rörliga givarkroppen 52. Därigenom uppnås fördelen att den rörliga givarkroppen 52 inte behöver mekaniskt delta i den gradvisa förﬂyttningen av den stationära givarkroppen 32, utan kan vid varje kopplingsmanöver axiellt beröringsfritt tränga in i kanalen 42, utan risk för slitage eller annan mekanisk påverkan. Den rörliga givarkroppen kan därmed gällande materialval och geometri utformas uteslutande för bästa givarfunktion. i För att den rörliga givarkroppen 52 inte skall riskera att utsättas för radiell skadlig mekanisk påverkan genom eventuell oavsiktlig snedställning i kanalen 42 är den fjädrande infäst i en borrning 64 i urtagets 22 botten på ungefär det sätt som visas i det vänstra förstorade ritningsområdet i F lG 2A.The piston rod 20 has at its free end a cylindrical recess 22 which by play receives a tapered cylindrical projection or detector portion 34 of the stationary sensor body 32. At the free end of the piston rod 20 an annular pressure surface 24 is thereby delimited which can engage with an annular shoulder 38 of the stationary the transducer body 32 radially outside the movable transducer body 52. Thereby the advantage is obtained that the movable transducer body 52 does not have to mechanically participate in the gradual movement of the stationary transducer body 32, but can penetrate the channel 42 axially without contact during each coupling operation, without risk of wear or other mechanical impact. The movable sensor body can thus be designed exclusively for the best sensor function in terms of material selection and geometry. In order to prevent the movable sensor body 52 from being exposed to radial harmful mechanical action by possible unintentional tilting in the channel 42, the resilient is fixed in a bore 64 in the bottom of the recess 22 in approximately the manner shown in the left enlarged drawing area in Fig. 1G. 2A.

I O uoonoø q I 10 15 20 25 Närmare bestämt har den rörliga givarkroppens 52 infästningsände ett huvud 60 av lågfriktionsplast som är pågjutet på den inre änden. Huvudets 60 periferiyta har sfärisk form, så att givarkroppen 52 kan utföra begränsade vippningsrörelser i alla riktningar. Givarkroppen 52 är med spel trädd genom en tjäderbricka 56 som är radiellt inspänd i ett periferiellt spår 66 i borrningen 64. En lämpligen bandformig tryckande skruvfjäder 62 är inspänd mellan borrningens 64 botten och huvudets 60 insida, så att huvudets 60 plana utsida anligger mot fjäderbrickans 56 insida och därigenom med ﬁädrande förspänning håller givarkroppen 52 i den önskade axiella orienteringen. För att utjämna eventuella ofullkomligheter i planhet och anliggning kan en mellanläggsbricka 58 vara insatt mellan huvudet 60 och tjäderbrickan 56.More specifically, the mounting end of the movable transducer body 52 has a low friction plastic head 60 molded on the inner end. The peripheral surface of the head 60 has a spherical shape, so that the sensor body 52 can perform limited tilting movements in all directions. The sensor body 52 is playfully stepped through a capercaill washer 56 which is radially clamped in a peripheral groove 66 in the bore 64. A suitably band-shaped compression coil spring 62 is clamped between the bottom of the bore 64 and the inside of the head 60 so that the flat outside of the head 60 abuts the washer 56 inside and thereby with ﬁ resilient bias, the sensor body 52 holds in the desired axial orientation. To compensate for any imperfections in flatness and abutment, a shim 58 may be inserted between the head 60 and the capercaillie 56.

För att hålla den stationära givarkroppen 32 med önskat friktionsingrepp med styrhylsans 14 insida 16 är enligt uppﬁnningen vidare anordnad en fjäderhylsa 50 av ett fjädrande tunnväggigt material som är upptagen och axiellt fasthållen mellan ﬂänsar i en periferiell urtagning 40 vidett stomparti 36 av den stationära givarkroppen 32. Som särskilt framgår av det förstorade ritningsområdet till höger i FIG. 2A, är ﬁäderhylsan 50 korrugerad i omkretsriktningen, resulterande i ett veckat ungefär trapetsformigt längdsnitt med plana åsar 51 som tjädrande anligger mot styrhylsans 14 insida 16. För att kunna monteras i urtagningen 40, är tjäderhylsan lämpligen försedd med en genomgående Iängdslits (ej visad) som tillåter att ﬁäderhylsan 50 vidgas när den träs på stompartiet 36. Eftersom den önskade ﬁädringsverkan och därmed tjäderhylsans 50 inspänningskraft bestäms huvudsakligen av åsamas 51 höjd, är det relativt enkelt att dimensionera urtagningens 40 diameter relativt styrhylsans 14 innerdiameter för att uppnå önskad friktionskraft mot förﬂyttningen av den stationära givarkroppen 32.In order to hold the stationary transducer body 32 with desired frictional engagement with the inside 16 of the guide sleeve 14, a spring sleeve 50 of a resilient thin-walled material is further provided according to the invention which is received and axially held between ends in a peripheral recess 40 at the body portion 32 of the stationary body 32. As can be seen in particular from the enlarged drawing area on the right in FIG. 2A, the spring sleeve 50 is corrugated in the circumferential direction, resulting in a pleated approximately trapezoidal longitudinal section with flat ridges 51 which abutably abuts the inside 16 of the guide sleeve 14. allows the spring sleeve 50 to widen when threaded onto the body portion 36. Since the desired spring action and thus the clamping force 50 of the capercaillie sleeve is mainly determined by the height of the ridge 51, it is relatively easy to dimension the diameter of the recess 40 relative to the inner diameter of the guide sleeve 14. stationary sensor body 32.

Claims

10 15 20 25 30 fni- Urin \ J ... \ J. f ... CLAIMS

A position sensor (30) for detecting movement of a reciprocating component (20) led actuator (10) for a vehicle mechanism (80), comprising a stationary sensor body (32) and a movable sensor body (16) connectable to the component (20). 52) arranged to move with the component (20) between positions approached and ﬁ the stationary sensor body (32), the stationary sensor body (32) being arranged to be displaceable against frictional force to new stationary positions in a guide sleeve (14) as a result of wear in the vehicle mechanism (80), characterized in that the stationary sensor body (32) is arranged to be moved by a free end (24) of the component (20) to the new stationary positions and that the movable sensor body (52) is arranged to move away from the stationary transducer body (32).

A position sensor according to claim 1, wherein the free end (24) of the component has a cylindrical recess (22) for receiving a detector portion (34) of the stationary sensor body (32) and wherein the free end (24) is arranged to engage with a abutment surface (38) of the stationary transducer body (32) for moving it.

Stationary sensor body (32) for a position sensor (30) arranged to detect for the movement of a forward and eatable component (20) in an actuator (10) for a vehicle mechanism (80), which position sensor comprises a movable sensor body (80) connected to the component. 52) arranged to move with the component (20) between positions approached and ﬁ the stationary sensor body (32), the stationary sensor body (32) being arranged to be displaceable against frictional force to new stationary positions in a guide sleeve (14) as a result of wear in the vehicle mechanism (80), characterized in that the abutment surface comprises a stop surface (38) arranged to engage with a free end (24) of the component (20) to displace the sensor body (32) to the new stationary positions; and a detector portion (34) comprising a space (42) arranged to playfully receive the movable sensor body (52).

A stationary transducer body according to claim 3, comprising a body portion (36) comprising friction means (50) for frictional engagement with an inner wall (16) of the guide sleeve (14). 10 15 20 25 C Q P1 iíï 7

Stationary transducer body according to claim 4, wherein said friction means (50) comprises a circumferentially corrugated thin-walled spring sleeve (50) which encloses the body portion (36) for resilient frictional engagement with the inner wall (16) of the guide sleeve (14).

A movable sensor body (52) for a position sensor (30) arranged to detect movement of a reciprocating component (20) in an actuator (10) for a vehicle mechanism (80), the movable sensor body (52) being connected to the component (20) for moving with the component (20) between positions approached and en a stationary sensor body (32), which is arranged to be displaceable against frictional force to new stationary positions in a guide sleeve (14) due to wear in the vehicle mechanism ( 80), characterized in that it comprises a sensor pin (52) arranged to be received with play in a space (42) of a detector portion (34) of the stationary sensor body (32); and a head (60) at one end of the sensor body (52), which is arranged to be resiliently clamped in a recess (64) of said component (20) in such a way that the sensor pin (52) can perform limited pivoting movement around the head (60). ) in space (42).

Actuator comprising a position sensor or a movable and stationary sensor body according to any one of the preceding claims.

Automatic coupling comprising an actuator with a position sensor or a movable and stationary sensor body according to any one of the preceding claims.