具有非接觸式位置傳感器的致動器的製作方法

2023-07-16 05:21:51

專利名稱：具有非接觸式位置傳感器的致動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有非接觸式位置傳感器的致動器。
本發明可有利地用於公路車輛的動力變速器，以下說明書以例子的方式單指動力變速器。
背景技術：
動力變速器變得越來越普遍，其結構類似於傳統的手動變速器，除了由司機操作的離合器踏板和換檔杆由相應的電子或液壓伺服控制所代替。使用手動動力變速器，司機能簡單地指示變速器的中央控制單元來增檔或減檔，且變速器的中央控制單元作用在發動機、離合器和變速器伺服控制上，從而獨立地換檔。
變速器伺服控制通常為液壓式的，並作用在變速器的控制軸上，以軸向地、即沿著中心軸線移動控制軸，從而選擇檔位，並且使控制軸繞中心軸線旋轉，從而與各單獨檔位接合和脫離接合。因此，變速器伺服控制包括機械式連接到控制軸以軸向地移動該控制軸的液壓式直線致動器；以及機械式連接到控制軸以旋轉該控制軸的液壓式旋轉致動器。
為了正確地選擇檔位，直線致動器必須確保控制軸的精確定位，特別是在選擇中間檔位的時候。也就是說，當選擇末端檔位時，控制軸靠在限制止動部上，從而該止動部部分地確保了控制軸的正確定位，而當選擇中間檔位時，控制軸處於兩個限制止動部的中間，使得控制軸的正確定位完全地取決於直線致動器的精確性。
對控制軸的精確定位要求直線致動器的反饋控制，這意味著通過位置傳感器來確定控制軸的位置。出於這樣的目的，已經提出了，使用具有固定在控制軸上的活動部件以及定位於靠近控制軸的固定部件的機械式位置傳感器，但實踐證明這樣的位置傳感器佔用體積較大且價格昂貴。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有非接觸式位置傳感器的致動器，其設計用以減少上述的缺陷，具體地說，其結構非常緊湊而且價格便宜且易於生產。
根據本發明，提供了一種致動器，包括固定部分；活動部分，該活動部分可相對所述固定部分在行進方向上移動；以及非接觸式位置傳感器，該位置傳感器連接到所述活動部分以讀取所述活動部分的位置，該位置傳感器包括連接到所述固定部分並具有磁芯的讀取裝置；以及連接到所述活動部分的磁指針，該磁指針被磁化成使得所述磁芯在磁指針處局部飽和；所述致動器的特徵在於，所述磁指針被一體集成在所述活動部分中，並且由該活動部分的磁化部分形成。


參考以下附圖，以例子的方式來說明本發明的非限定實施例，其中圖1為根據本發明的直線致動器的示意圖，其中為了清楚顯示而移去了一些部件；圖2為圖1所示致動器的位置傳感器的較大比例的示意圖。
具體實施例方式
圖1中的數字1表示用於具有控制軸2的變速器的整個伺服控制。伺服控制1作用在變速器的控制軸2上，以軸向地、即沿著中心軸線3移動控制軸2，從而選擇檔位，並且使控制軸2繞中心軸線3旋轉，從而與各單獨檔位接合和脫離接合。變速器的伺服控制1包括固定框架4，控制軸2穿過該固定框架4來裝配，且該固定框架4支撐液壓式直線致動器5和液壓式旋轉致動器6，其中液壓式直線致動器5被機械式連接到控制軸2用以軸向移動控制軸2，液壓式旋轉致動器6被機械式連接到控制軸2用以繞中心軸線3旋轉控制軸2。
直線致動器5定位於控制軸2的中間部分，並具有兩個腔室7，在兩個電磁閥(未示出)的控制下，這兩個腔室7被交替地充滿加壓流體，從而使控制軸2在兩個方向上軸向地移動。更具體地，兩個腔室7裝配有穿過其中的控制軸2，且它們沿控制軸2串聯地布置並由凸緣8分隔開，該凸緣8與控制軸2成一體，並且限定出液壓式直線致動器5的活塞。凸緣8包括容納環形密封件10的中心環形腔9。
液壓式旋轉致動器6定位於具有銷11的控制軸2的端部，所述銷11從控制軸2徑向地突出並與凸輪12接合，該凸輪12由與控制軸2共軸的圓柱管狀件13支撐。凸輪12，即支撐凸輪12的管狀件13，通常繞中心軸線3自由旋轉，且液壓式旋轉致動器6連接與固定框架4有角度地成為一體的凸輪12，即支撐凸輪12的管狀件13，從而使控制軸2隨著控制軸2軸向移動而繞中心軸線3旋轉。換句話說，當液壓式旋轉致動器6處於空閒時，即當凸輪12相對固定框架4自由旋轉時，控制軸2的軸向移動使凸輪12繞中心軸線3旋轉，且控制軸2並不圍繞中心軸線3旋轉；相反，當液壓式旋轉致動器6作用時，即當凸輪12有角度地與固定框架4成為一體時，控制軸2的軸向移動迫使控制軸2在凸輪12的控制下繞中心軸線3旋轉。
管狀件13容納控制軸2的端部部分，並且被旋轉致動器6沿軸向推向固定框架4，從而將管狀件13成角度地鎖定到固定框架4。旋轉致動器6包括腔室14，該腔室14內充滿加壓流體，從而在電磁閥(未示出)的控制下沿軸向移動管狀件13。
控制軸2裝配有非接觸式位置傳感器15，該位置傳感器讀取控制軸2的軸向位置(即控制軸2沿中心軸線3的位置)；所讀取的控制軸2的軸向位置被控制單元(未示出)用於反饋控制直線致動器5。
位置傳感器15包括集成在控制軸2中的磁指針16；以及平行於控制軸2且在磁指針16處靠近控制軸2定位的讀取裝置17，其用來讀取磁指針16的軸向位置。
通過包括控制軸2的磁化部分，磁指針16被集成在控制軸2中。換句話說，與裝配於控制軸2的外部部件相反，磁指針16包括控制軸2的適當處理部分。
如圖2中所示，讀取裝置17包括低矯頑磁性直線磁芯18，該磁芯18平行於控制軸2並且纏繞有沿大致整個磁芯18延伸的主線圈19。磁芯18的兩端纏有兩個串聯連接的相同的次級線圈20，使得由兩個次級線圈20所產生的磁通量的相位相反。
在一個優選實施例中，主線圈19被纏繞在次級線圈20上。在另一替換實施例中，主線圈19被纏繞在次級線圈20之下，或是被纏繞在次級線圈20旁邊，且與次級線圈20沒有重疊。
磁指針16被磁化成使得磁芯18在磁指針16處局部飽和。換句話說，磁芯18面對著磁指針16的部分受到由磁指針16產生的足夠強的磁場的影響，從而使構成磁芯18的磁性材料磁性飽和。
主線圈19的兩個端子被連接到交變電壓發生器21的接線端，且兩個串聯的次級線圈20的兩個端子被連接到伏特計22的接線端。
在實際應用中，電壓發生器21將交變電壓供應到主線圈19的端子，產生流過主線圈19的交變電流；該交變電流生成交變磁場，該交變磁場與兩個次級線圈20聯繫，從而在其中感應出交變電壓。兩個次級線圈20被串聯連接起來，使得由兩個次級線圈20產生的磁通量相位相反，在兩個次級線圈20中感應出的兩個交變電壓也相位相反，且趨向於互相抵消。
在兩個次級線圈20中感應出的兩個交變電壓的數值以互補(complementary)的方式作為磁指針16位置的函數而發生變化。更具體的，當磁指針16處於兩個次級線圈20之間的中間位置時，在兩個次級線圈20中感應出的兩個交變電壓相同，使得伏特計22在其接線端之間讀出的電壓值為零；相反，當磁指針16較靠近一個次級線圈20時，較小量的磁通量與該更靠近的次級線圈20聯繫，並且在該更靠近的次級線圈20中感應出比另一個次級線圈中更低的交變電壓，使得伏特計22在其接線端之間讀出一個非零的電壓，且該電壓大致與磁指針16和次級線圈20之間的距離成比例。
換句話說，作為磁指針16位置的函數，由伏特計22讀出的兩個串聯次級線圈20的端子的電壓在兩個極限值之間線性地變化。
在上述實施例中，交變電壓發生器21與主線圈19的端子相連，伏特計22與兩個串聯的次級線圈20的端子相連；在一個替換的功能相同的實施例中，交變電壓發生器21與兩個串聯的次級線圈20的端子相連，而伏特計22與主線圈19的端子相連。
在第一實施例中，交變電壓發生器21將恆定的有效交變電壓值供應到主線圈19的端子。在一替換實施例中，交變電壓發生器21將變化的有效交變電壓值供應到主線圈19的端子，以保持恆定的有效交變電流值流過主線圈19(即發生器21為「恆定電流」發生器)，從而消除隨著磁指針16的位置變化而在主線圈19的阻抗中的任何變化所感應出的非線性效應。
上述非接觸式位置傳感器15具有多項優點，它簡單、經濟和結構緊湊，且易於在任何現有致動器中安裝。這主要是由於位置傳感器15的活動部件，即磁指針16，其包括控制軸2的適當磁化的部分，而不同於連接於控制軸2的外部部件。
利用這些優點，上述的位置傳感器15可與所有的變速器伺服控制致動器結合使用，或與離合器伺服控制致動器結合使用。
權利要求
1.一種致動器(5)，包括固定部分(4)；活動部分(2)，其可相對於所述固定部分(4)在行進方向(3)上移動；以及非接觸式位置傳感器(15)，其被連接到所述活動部分(2)以讀取所述活動部分(2)的位置，該位置傳感器(15)包括連接到所述固定部分(4)並具有磁芯(18)的讀取裝置(17)；以及連接到所述活動部分(2)的磁指針(16)，該磁指針(16)被磁化成使得在磁指針(16)處的所述磁芯(18)局部飽和；所述致動器(5)的特徵在於，所述磁指針(16)被一體集成在所述活動部分(2)中，並且由該活動部分(2)的磁化部分限定。
2.如權利要求1所述的致動器(5)，其中所述讀取裝置(17)包括沿整個磁芯(18)纏繞的主線圈(19)；以及圍繞磁芯(18)的兩端纏繞的兩個相同的次級線圈(20)，所述兩個次級線圈(20)彼此串聯連接，從而由這兩個次級線圈(20)產生的磁通量相位相反。
3.如權利要求2所述的致動器(5)，其中所述讀取裝置(17)包括連接到所述主線圈(19)接線端的交變電壓發生器(21)；以及連接到所述兩個串聯的次級線圈(20)的接線端的伏特計(22)。
4.如權利要求2所述的致動器(5)，其中所述讀取裝置(17)包括連接到所述兩個串聯的次級線圈(20)的接線端的交變電壓發生器(21)；以及連接到所述主線圈(19)的接線端的伏特計(22)。
5.如權利要求1所述的致動器(5)，其中所述活動部分(2)由變速器的控制軸(2)限定，且沿其本身的中心軸線(3)軸向移動。
6.如權利要求5所述的致動器(5)，其包括兩個腔室(7)，該兩個腔室(7)被交替地充滿加壓流體，以在兩個方向上軸向地移動所述控制軸(2)，並且所述控制軸(2)穿過兩個腔室(7)裝配，且兩個腔室(7)沿所述控制軸(2)串聯定位並由凸緣(8)分隔開，該凸緣(8)與所述控制軸(2)為一體並且限定出所述致動器(5)的活塞。
7.一種用於變速器的伺服控制(1)，包括如權利要求1中所述的致動器(5)。
全文摘要
一種致動器(5)，具有固定部分(4)；活動部分(2)，該活動部分(2)可相對於所述固定部分(4)在行進方向(3)上移動；以及非接觸式位置傳感器(15)，該位置傳感器(15)被連接到所述活動部分(2)以讀取所述活動部分(2)的位置。該位置傳感器(15)具有連接到所述固定部分(4)並具有磁芯(18)的讀取裝置(17)；以及磁指針(16)，該磁指針(16)一體集成在所述活動部分(2)中，並且由該活動部分(2)的磁化部分形成，該磁指針(16)被磁化成使得所述磁芯(18)在磁指針(16)處局部飽和。
文檔編號G01B7/00GK101050813SQ20071009671
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月6日 優先權日2006年4月6日
發明者馬爾塞洛·科利, 歐金尼奧·德拉戈尼, 納薩裡奧·貝拉託, 安德烈亞·巴爾達薩裡 申請人:瑪涅蒂瑪瑞利動力系公開有限公司