線性位置傳感器的製作方法

2023-09-18 03:11:40

專利名稱：線性位置傳感器的製作方法
技術領域：
本申請總體涉及位置傳感器。更具體地，本申請涉及可以和致動器一起用來產生 指示位置信息的信號的線性位置傳感器。
背景技術：
位置感應用來以電子方式監控機械部件的位置或者移動。位置傳感器產生隨著所 關注部件位置的改變而改變的電信號。在許多產品中包括電位置傳感器。例如，位置傳感 器允許以電子方式監測和控制多種汽車部件的狀態。由於位置傳感器必須基於所測量位置給出正確的電信號，所以位置傳感器必須是 準確的。如果不準確，位置傳感器將影響正確估計和控制所監測部件的位置。典型地，還需要位置傳感器在其測量方面足夠精確。然而，測量位置時所需的精度 顯然會根據特定使用環境而改變。對於一些目的，僅需要位置的一個大概指示；例如，指示 閥門是大概打開還是大概關閉。在其他應用場合中，需要位置的更精確的指示。位置傳感器對於其所放置的環境還應該足夠持久耐用。例如，汽車閥門上所使用 的位置傳感器會在汽車運行中經歷基本持續的移動。這樣的位置傳感器應該使用這樣的機 械部件和電部件構成，即雖然有相當多的機械震動和熱的極限值和梯度，但機械部件和電 部件足以允許傳感器在設計壽命期間保持足夠的精度和準確度。過去，位置傳感器典型地是「接觸」類型的。接觸位置傳感器需要物理接觸來產生 電信號。接觸位置傳感器典型地包括產生隨部件位置而改變的電信號的電位計。接觸位置 傳感器通常是精確的和準確的。遺憾的是，在移動期間由於接觸導致的磨損限制了其耐久 性。由於接觸導致的摩擦力還可以降低部件的操作。此外，水侵入電位計傳感器會使傳感 器失效。傳感器技術中的一個進步是開發了非接觸式位置傳感器。非接觸式位置傳感器 (「NPS」)不需要信號發生器和感應元件之間的物理接觸。而是，NPS利用磁體來產生作為 位置函數而改變的磁場，並且利用裝置來檢測變化的磁場以測量待監測部件的位置。霍爾 效應裝置通常用來產生與裝置上輸入的磁通的大小和極性有關的電信號。霍爾效應裝置可 以物理接附到待監測的部件，並且因此隨著部件移動以相對靜止的磁體移動。相反，霍爾效 應裝置可以是靜止的，其中磁體附接到待監測部件。在任一情況中，待監測部件的位置可以 通過霍爾效應裝置所產生的電信號來確定。NPS的使用相比於接觸位置傳感器呈現多個明顯的優勢。因為NPS不需要信號發 生器和感應元件之間的物理接觸，所以在操作期間存在較少的物理磨損，導致更長的傳感器的耐久性。因為在所監測項目和傳感器自身之間沒有任何物理接觸而導致拖曳減少，所 以使用NPS還是有優勢的。雖然NPS的使用表現出多種優勢，但是為了使得NPS成為用於許多場合的令人滿 意的位置傳感器，還存在必須克服的多個缺陷。磁性的不規律性或不完整性會對NPS的精 確性和準確度造成影響。NPS的精確性和準確度還會受到傳感器可能經受的許多機械振動 和擾動的影響。因為在待檢測項目和傳感器之間不存在物理接觸，它們可能會由於這些震 動和擾動而失去對準。不對準會導致任何特定位置處所測量的磁場不同於原來對準時應有 的磁場。因為測量磁場會不同於正確對準時的磁場，所以感知的位置是不精確的。磁場強 度和所產生的信號的線性化也是影響因素。現有技術的磁位置傳感器還需要特定的電子裝置來解決磁場隨著溫度的變化。磁 體所產生的磁場隨著溫度變化，傳感器必須能夠區分溫度改變和位置改變。

發明內容
本發明的一個特徵是提供線性位置傳感器。本發明的另一個特徵是提供用於感應可移動物體的位置的傳感器。該傳感器包括 具有通過壁分開的一對內腔或者容腔的外殼。磁體託架布置在其中一個內腔中並且磁體聯 接到磁體託架。磁體託架聯接到可移動物體。磁傳感器布置在另一個內腔中。磁傳感器產 生指示可移動物體的位置的電信號。本發明的附加特徵是提供致動器和傳感器組件，包括致動器外殼和聯接到致動器 外殼的傳感器外殼。致動器外殼和傳感器外殼限定出至少一個腔室。腔室中安裝有活塞。 杆狀件聯接到活塞並且從致動器外殼延伸。傳感器安裝在通過傳感器外殼限定的容腔中。 傳感器用於感應杆狀件的位置。


圖1是根據本發明的線性位置傳感器的總的透視圖；圖2是圖1中所示線性位置傳感器的垂直橫截面視圖；圖3是與致動器組合的圖1的線性位置傳感器垂直橫截面視圖；圖4是示出磁體託架接附到閥門杆狀件的磁體託架和致動器活塞的放大的垂直 橫截面視圖；圖5是致動器外殼的頂視圖；圖6是圖3的線性位置傳感器的另一個垂直橫截面視圖，其中閥門杆狀件處於收 縮位置；圖7是圖3的線性位置傳感器的另一個垂直橫截面視圖，其中閥門杆狀件處於中 間位置；圖8是圖3的線性位置傳感器的又一個垂直橫截面視圖，其中閥門杆狀件處於延 伸位置；圖9是根據本發明的線性位置傳感器的另一個實施例的透視垂直橫截面視圖；圖10是與致動器組合的圖9的線性位置傳感器的垂直橫截面視圖；圖11是根據本發明的與致動器組合的線性位置傳感器的附加實施例的垂直橫截面視圖。注意到，本發明的附圖並未按比例示出。
具體實施例方式圖1和2中示出根據本發明的線性位置傳感器組件20。線性位置傳感器20可以 感應以線性方式移動的可移動物體的位置。線性位置傳感器20包括外殼22、磁體託架100 和將磁體託架100偏壓離開外殼22的彈簧150。外殼或者蓋子22大體呈圓形和圓頂形，並且包括向下沿圓周延伸的圓頂形的外 壁23，該外壁23具有內表面24和外表面25。壁23限定內部傳感器內腔或者腔室或者容 腔或者隔室26。外殼22還包括圓形頂部或者頂蓋部分27和圓形的底部或者凸緣部分42。頂部部 分27限定和內腔26共軸並且通向其中的內孔或者內腔28。外殼22還限定位於外環形邊 緣29和頂部部分27的壁之間的環形凹槽30。邊緣29從壁23的頂部向上延伸。凸起部 32從壁23的一側延伸出來並且具有從其向外延伸的管31，該管31大體平行於所述孔28。 埠或者通道33限定在管31和凸起部32中並且延伸通過管31和凸起部32，使得管31和 內腔26可以流體連通。管31可以連接到諸如空氣的氣動流體源。圓形肩部44從壁23的上部部分向下延伸到內腔26中。在肩部44和壁23之間 限定出向下對著內腔26的圓形或者圓周形凹口或者凹槽34。伸長的壁36從頂部部分27 的一側與鑽孔28平行地向下延伸到內腔26中並且朝向底部部分42延伸。另一個伸長的 徑向正對的壁37從壁23的一側和壁36平行地向下延伸到內腔26中並且朝向底部部分42 延伸。底部壁或者底板38以和壁36和37垂直的關係連接壁36和37。外殼22的壁36、37和38限定出內部印刷電路板內腔或者容腔或者腔室或者隔室 40。邊緣43限定在底部部分42的圓周的周圍。在一個實施例中，外殼22可以通過注模塑 料來形成。外殼22還包括安裝在頂部部分27上的連接器部分50。連接器部分50包括主體 51和從該主體51以大致垂直於孔28的軸線的方向延伸的護罩52。內腔53限定在護罩52 內並且鎖定接片54位於護罩52的外部表面上。電連接器(未示)適於安裝到護罩52上 並且通過鎖定接片54連接到護罩52。電連接器可以和線束連接。連接器部分50還包括從主體51向下延伸的圓環形凸緣56。凸緣56就位於外殼 22的凹槽30中。通過將凸緣56和邊緣29熱熔或者超聲焊接在一起，可將連接器部分50 接附到外殼22中的凹槽30。主體51還限定出圓形的內部內腔57，該內腔57允許連接器 50安裝到外殼22的頂部部分27上。連接器部分50還具有當連接器50安裝到外殼22上 時向下延伸且部分進入印刷電路板內腔40的臂58。多個導電的大致為L形的端子84可以嵌件成型到主體51中。端子84通過主體 51和臂58保持，並且穿過主體51和臂58。端子84限定出各自相對的端部85和86。端子 端部86延伸到印刷電路板內腔40並且通過壓入配合或者焊接或者弓I線接合來接附到印刷 電路板80，並且另一個端子85延伸到內腔53中。端子端部85適用於連接到電連接器(未 示)°印刷電路板80安裝到印刷電路板內腔或者容腔40中。印刷電路板80可以是使用FR4材料形成的傳統印刷電路板。傳感器82安裝到印刷電路板80上。傳感器82可以 是諸如霍爾效應裝置的磁場傳感器。在一個實施例中，傳感器82是來自Belgium I印er的 Melexis公司的集成電路，用來沿平行於集成電路表面的兩個方向或矢量測量磁場，並且適 配於包括內部霍爾效應裝置。諸如電容器、電阻器和其它信號調節裝置的其它電子部件也 可以安裝到印刷電路板80。一個或者多個印刷電路線83位於電路板40上並且將傳感器82電連接到端子端 部86。磁體託架100安裝成適於在外殼22的內部內腔26和鑽孔28中移動。磁體託架 100具有沿圓周延伸的圓環形基座102。基座102具有頂部部分或者表面104和底部部分 或者表面106。圓環形凹槽108形成在頂部部分104中並且面向內腔26。沿圓周延伸的唇 緣110從基座102的頂部部分104的外圍邊緣向上突出。磁體託架100還包括大致呈圓筒形的管120，該管120從基座102的頂部部分104 以大致垂直於基座102的關係在中心處向上延伸。管120通過具有內表面124和外表面 126的圓周壁122限定。內表面124限定出在管120中的細長的磁體孔130。圓形埋頭孔 132限定在基座102中並且從底部部分106面向外，並且和所述孔130連通。埋頭孔132通 過基座內部中央壁134來限定。細長的大致呈圓柱型的磁體140可以安裝到磁體孔130中。磁體140可以插入到 磁體孔130中並且用管120的一端處的熱熔連接件112固定位。或者，磁體140還可以壓 裝或者包覆成型在磁體孔130中。磁體140可以是極化為限定北極141和南極142的永磁體。磁體140可以通過多 種不同磁體材料形成，諸如但不限於，鐵氧體或者釤鈷磁體或者釹鐵硼磁體。在一個實施例 中，磁體140可以是圓柱形的釹鐵硼磁體。也可以使用其它類型和形狀的磁體。第一圓環狀的U形(circular U-shaped)金屬彈簧擋圈160壓裝在外殼22的凹 槽34中並且第二圓環狀的U形金屬彈簧擋圈162壓裝在磁體託架100的凹口 108。螺旋 彈簧150布置在外殼22和磁體託架100之間的內腔26中。圓環的螺旋彈簧150具有端部 152和154。端部152壓裝入並保持在金屬擋圈160中，並且端部154壓裝入並保持在金屬 擋圈162中。彈簧150圍繞管120、磁體140和傳感器82。彈簧150還圍繞壁37和外殼容 腔40。容腔40因此位於磁體託架管120和彈簧150之間。彈簧150偏壓磁體託架100離開外殼22。彈簧150定位成使得彈簧150可以沿著 磁體託架100的移動的軸線被壓縮和壓下。圖3-5中示出氣動致動器組件200，其包括安裝到下部致動器外殼210的前述線性 位置傳感器20。下部致動器外殼210的形狀大致是圓形的並且包括底部壁或者底板214和側壁 216(圖4)。壁214和216限定內部內腔212。側壁216的上部部分彎曲來形成圓環狀延 伸的具有C形橫截面的套件或者夾片218。套件218具有上部側或者表面219和下部側或 者表面220。大致呈圓柱形的凸起部223從底部壁214向下延伸並且限定出內部凹槽221。 限定出到凹槽221的入口的開孔222限定通過凸起部223的底部和中心。活塞或者柱塞240布置在外殼210的內腔212中。活塞240具有包括內部表面 243和外部表面244的圓周形側壁241以及底部環形壁或者底板242。壁241和242限定
7內部活塞內腔、凹槽或者腔室246。活塞240被安裝成適於在內腔212和26中移動。凹槽 246面對位置傳感器20的外殼22。中心孔或者開孔245限定在底部柱塞壁242中。活塞 240適用於在內腔26和212中移動。圓形板230鄰接底部壁242安裝並且位於底部壁242下方。中心孔232限定在板 230中。另一個圓形板234安裝在託架260和板230之間。板234限定出中心孔235。支架260限定中心孔或者開孔261。支架260可以固定到車輛引擎或者引擎部件 上，諸如渦輪增壓器(未示)。凸起部223延伸通過開孔261。軸承265位於凹槽221中並 且支承杆狀件270。支架260支承下部致動器外殼210。下部致動器外殼210通過緊固件 262連接到支架260。杆狀件270限定出相對的端部272和273。大致呈蘑菇形的冠部274在端部272 處刑城。杆狀件270可以接附到任意類型的物體。例如，杆狀件270可以接附到和引擎連 接的渦輪增壓器的旁路或者廢氣門閥門。杆狀件270持續延伸通過孔222、軸承265、開孔235、開孔243、開孔245並且進入 埋頭孔132中。圓形金屬桶狀物280安裝在埋頭孔132中。桶狀物280壓裝在埋頭孔132 中，使得桶狀物280和壁134相接觸。杆狀件270延伸通過桶狀物280的開孔281。冠部 274具有大於開孔281的直徑，從而將冠部274固定在桶狀物280中。冠部274可以通過對 端部272重新整形來形成。彈性膠套250形狀是圓形的並且限定出外邊緣252、開孔253和彈性部段254(圖 4)。彈性膠套250可以由多種彈性或者有彈力的材料形成，諸如橡膠或者塑料，並且聯接到 活塞240並且圍繞以及支承活塞240。彈性膠套250圍繞側壁241和底部壁242並且還保 持在板230和底部壁242之間。外邊緣252捲入壁219和220之間的套件218中並且允許 活塞240在內腔26和212中移動(圖3)。外殼22還通過捲入到套件218中保持到下部致動器外殼210。邊緣43和外部邊 沿252 (圖3)捲入壁219和220之間的套件218中以形成氣密密封。彈性膠套250分別形 成兩個密封的上部內腔或者腔室26和下部內腔或者腔室212。根據本發明，線性位置傳感器組件20可以用來確定諸如通過致動器組件200移動 的杆狀件270的可移動物體的位置。杆狀件270可以連接到許多種物體，包括渦輪增壓器 的旁路或者廢氣門閥門。圖6示出杆狀件27處於收縮位置的致動器組件200。管31可以連接到真空源，諸 如引擎入口總管或者真空箱(未示)。當通過管31向內腔26提高真空度時，活塞240被迫 沿線性方向310向上移動並且縮回杆狀件270。內腔212中的氣壓相對穩定或者下降，使 得當內腔26中的氣壓增加時，活塞240移動離開外殼22。在圖6中，彈簧150處於壓縮位置。當通過管31施加的真空度下降時，活塞240移動到如圖7所示的中間或者中部位置。圖8示出杆狀件270處於延伸位置的致動器組件200。當通過管31向內腔26進 一步降低真空度時，活塞240持續沿線性方向310向下移動，直到板230接附到板234 (圖 3)。在圖8中，彈簧150處於伸長位置。當通過管31向內腔26提高真空度時，活塞240反轉移動方向並且沿方向320向上移動，縮回杆狀件270。在活塞240移動的同時，磁體託架100和磁體140也在孔28 (圖2和8)中相對於 固定在印刷電路板內腔40中的霍爾效應傳感器82線性移動。傳感器82通過外殼壁36和 磁體140間隔和隔離開。磁體140產生的磁場穿過壁36，傳感器82在此處感應到磁場的幅 度和方向。隨著磁體140的線性移動，北極141和南極142相對於傳感器82改變位置，因 此改變磁場的幅度和方向。磁場幅度和方向的改變可以通過傳感器82沿兩個軸來感應。傳感器82產生響應於磁體140位置並且因而還響應於杆狀件270的位置而改變 的電信號。傳感器82產生的電信號指示磁體140和活塞240的位置。當磁體140產生的 磁場隨著杆狀件的移動改變時，傳感器82產生的電輸出信號相應改變，從而可確定杆狀件 270的位置。本發明具有多個優點。在與諸如傳感器的電子部件隔開的單獨內腔或者容器中安 裝可移動機械部件(磁體託架和磁體)使得電子部件可以更好地相對於外部環境條件隔離 和保護和密封。這允許傳感器可用於包括高溫度和溼度的更苛刻應用場合中。第一替代實施例圖9和10示出根據本發明的線性位置傳感器組件320的另一個實施例。線性位 置傳感器320可以感應以線性方式移動的可移動物體的位置。線性位置傳感器320包括外 殼322、磁體託架100和偏壓磁體託架100離開外殼322的彈簧150。線性位置傳感器組件 320適於安裝到具有致動器外殼410 (圖10)的致動器405 (圖10)，其形成氣動致動器和傳 感器組件300 (圖10)。致動器外殼410限定出內部內腔或者腔室或者容腔或者隔室426。大致呈圓形的外殼或者蓋子322限定出連接器部分50和底部凸緣部分324。在一 個實施例中，外殼322可以通過注模塑料來形成。底部部分324包括具有徑向延伸的邊緣328的圓形體326。主體326限定面朝上 的圓周形凹槽330和面朝下的圓周形槽332。主體326和凹槽330限定出沿圓周形外圍向 上延伸的邊緣333。肩部334從主體326向下延伸。主體326具有限定出內部內腔或孔338的內表面或壁336。外殼部分324還包括 圓形的、封閉的頂部部分或者頂蓋340。所述孔338延伸到頂部部分340的內部。壁344從頂部部分340向下延伸並且還限定孔338的一側。孔338和內部內腔 426相連接並且共軸線。壁345和346和壁344相連接並且限定出外殼或者蓋子322中的 印刷電路板內腔或者腔室或者隔室或者容腔350。外殼322還包括安裝在頂部部分340上 的連接器部分50。連接器部分50包括主體51和從主體51延伸的護罩52。主體51限定 內部內腔57。第二內腔53限定在護罩52內並且鎖定接片54位於護罩52的外部表面上。 電連接器(未示)適於安裝到護罩52上並且通過鎖定接片54固定到護罩52。電連接器可 以和線束連接。連接器部分50還包括從主體51向外徑向延伸的凸緣56。凸緣56固定到外殼322 的凹槽330中。通過將凸緣56和邊緣333熱熔或者超聲焊接在一起，可將連接器部分50 接附到外殼322中的底部部分324。頂部部分340裝入連接器50的內腔57中。連接器部 分50具有向下延伸進入印刷電路板容腔350的臂58。多個導電的L形的端子84可以嵌件成型到體51中。端子84通過主體51保持， 並且穿過該主體51。端子84限定出各自的相對端部85和86。端子端部86延伸到電路板容腔350並且可通過引線接合器87接附到印刷電路板80。引線接合器87的一端電連接到 端子端部86並且另一端電連接到電路板80上的印刷電路線83。印刷電路板80可以包括 鍍金通孔，用於形成從電路板一側到電路板另一側的電連接。端子端部85延伸到連接器內 腔53中。端子端部85可以連接到電連接器(未示)。印刷電路板80安裝到印刷電路板容腔350中。印刷電路板80可以是具有本領域 公知的印刷電路線的傳統印刷電路板。傳感器82安裝到印刷電路板80。傳感器82可以是 前文參考圖2實施例描述的那種類型的磁場傳感器。磁體託架100安裝成適於在內腔426和孔338中移動。磁體託架100具有徑向基 座102。基座102具有頂部部分或者表面104和底部部分或者表面106。磁體託架100還 包括細長的管120，該管120從基座102的頂部部分104從中心處向上延伸。管120通過具 有內表面124和外表面126的圓柱形壁122限定。管120限定出內部磁體孔130。埋頭孔 132限定在基座102中並且從底部部分106面向外。埋頭孔132通過壁134來限定。磁體140可以安裝到磁體鑽孔130中。磁體140可以插入到磁體鑽孔130中並且 用熱熔連接件112固定住。此外，磁體140還可以壓裝到磁體鑽孔130中。磁體140可以是極化為限定北極141和南極142的永磁體。磁體140可以通過諸 如但不限於鐵氧體或者釤鈷磁體或者釹鐵硼磁體的多種不同磁體材料形成。在一個實施例 中，磁體140可以是圓柱形的釹鐵硼磁體。也可以使用其它類型和形狀的磁體。螺旋彈簧150布置在一端的致動器外殼410和另一端的磁體託架100之間的內腔 426中。螺旋彈簧150具有端部152和154。端部152位於圓環凹槽420中靠著頂部內部 外殼壁417，並且端部154位於磁體託架100的頂部表面104上。彈簧150使磁體託架100 偏離外殼410。彈簧150圍繞磁體託架100的管120以及通過外殼322限定的容腔350。容 腔350因此位於管120和彈簧150之間的腔室426中。氣動致動器組件300包括安裝到致動器外殼410的線性位置傳感器320和活塞或 者柱塞440。致動器外殼410形狀是圓形的並且包括通過捲曲件(crimp) 416連接在一起的上 部外殼部分412和下部外殼部分414。上部外殼部分412和下部外殼部分414可以由模壓 金屬薄片形成。金屬薄片的邊沿可以翻捲來形成捲曲件416。致動器外殼410限定出包括 上部腔室或者容器426A和下部腔室或者容器426B的內部內腔或者腔室或者隔室或者容腔 426。上部外殼部分412具有外部圓周壁415，其從捲曲件416向上延伸到頂部徑向壁 417，頂部徑向壁417向下彎曲到內腔426中，在內腔426中形成圓形壁418。壁415、頂部 壁417和圓形壁418限定和內腔426共同擴展的凹槽或者空間420。圓形金屬壁422具有L形橫截面並且通過點焊安裝到頂部壁417上。L形壁422 限定出凹槽424。下部外殼部分414具有底部壁430，圓筒形凸起部432從底部壁430向上延伸。凸 起部432限定出凹槽434和延伸通過凸起部432開孔436。活塞或者柱塞240布置在內腔426B中。活塞240具有圓周形側壁241，其包括內 部表面243、外部表面244以及底部徑向壁242。開孔245形成在底部壁242中。活塞240 適於在內腔426B中移動。
圓形板230鄰接底部壁242並在該底部壁242的下方安裝。開孔232限定在板 230中心並且延伸通過該板230的中心。支架260限定出中心孔261。支架260可以固定到車輛引擎上(未示)。軸承263 位於凹槽434中並且支承杆狀件270。板266安裝到支架260和外殼414之間。板266限 定出中心開孔267。支架260支承下部致動器外殼414。下部致動器外殼414通過緊固件 或者點焊連接到板266和支架260。杆狀件270限定出相對的端部272和273。蘑菇形的冠部274在端部272處形成。 杆狀件270可以接附到任意類型的物體。例如，杆狀件270可以接附到和引擎連接的渦輪 增壓器的旁路或者廢氣門閥門。杆狀件270連續延伸通過開孔261、開孔267、軸承263、開孔436和開孔245並且 部分進入埋頭孔132中。冠部274具有大於開孔245的直徑，從而將冠部活塞或柱塞240 保持到杆狀件270。彈性膠套250大致呈圓形的並且限定出外部邊緣252、中心開孔253和彈性部分 254。彈性膠套250可以由許多種彈性或者有彈力的材料形成，諸如橡膠或者塑料，並且聯 接到活塞240並且支承該活塞240。彈性膠套250圍繞側壁241和底部壁242並且還保持 在板230和底部壁242之間。外部邊緣252保持在上部外殼412和下部外殼414之間的卷 曲件416中。彈性膠套250允許活塞240在內腔426中移動並且將內腔或者腔室426分為 兩個密封的內腔或者腔室426A和426B。內腔426A和426B中的一個或者兩個通過埠或 者開口(未示)連接到真空源或者類似源，用來使活塞240和杆狀件270移動。線性位置傳感器320安裝到致動器外殼410。線性位置傳感器320固定到圓形金 屬壁422中，填充延伸到內腔426A中的凹槽424和肩部334。0形環密封件469固定到槽 332中並且挨著頂部壁417。接片428在底部外殼部分324上彎曲，壓縮底部外殼部分324 和頂部壁417之間的0形環密封件469，從而密封腔室426A。以此方式，線性位置傳感器 320保持到致動器405。線性位置傳感器320可以用來確定諸如通過致動器405移動的杆狀件270的可移 動物體的位置。杆狀件270可以連接到許多種物體，包括渦輪增壓器的旁路或者廢氣門閥 門。圖10示出杆狀件270處於完全伸展位置的致動器和傳感器組件300。內腔426A 和426B連接到之前參考圖3實施例描述的該類真空源。當真空度在內腔426B中減少和/ 或在內腔426A中增加時，活塞240被迫沿方向480向上移動，壓縮彈簧150並且縮回杆狀 件270。當真空度在內腔426A中減少和/或在內腔426B中增加時，活塞240被迫沿方向 482向下移動，釋放彈簧150並且延伸杆狀件270。在活塞240移動的同時，磁體託架100和磁體140也在內腔426A和孔338中線性 移動。磁體140相對於固定在印刷電路板容器350中的霍爾效應傳感器82線性移動。傳感 器82位於在外殼容腔350中並且由壁344和磁體140間隔和隔離開(圖9)。磁體140產 生的磁場穿過壁344，在此處磁場的幅度和方向通過傳感器82感應到。隨著磁體140的線 性移動，北極141和南極142相對於傳感器82改變位置，因此改變磁場的幅度和方向。磁 場幅度和方向的改變可以通過傳感器82沿兩個軸來感應。傳感器82產生響應於磁體140位置並且因而還響應於杆狀件270的位置而改變的電信號。傳感器82產生的電信號指示磁體140和活塞240的位置。當磁體140產生的磁 場隨著杆狀件的移動改變時，傳感器82產生的電輸出信號相應改變，從而確定杆狀件270 的位置。傳感器82產生的電輸出信號通過印刷電路線83傳送或傳導到引線接合器87到 端子84。端子84隨後連接到和連接器50相連的另一個電纜或者線束(未示出)。
第二替代實施例 圖11示出根據本發明的致動器和傳感器組件600的另一個實施例。除了活塞240 和彈簧150的方向反向，致動器和傳感器組件600和圖3中所示的致動器和傳感器組件200 類似，並且多個元件的描述在此通過引用結合入本文。這裡不是將活塞240偏壓向線性位 置傳感器20，而是將活塞240偏壓向線性位置傳感器20。致動器和傳感器組件600包括之前描述的安裝到氣動致動器605的線性位置傳感 器20。致動器605包括具有圓周形側壁614和底部徑向壁或者底板615的致動器外殼610。 壁614和615限定出內部外殼內腔或者腔室或者容腔或者隔室612。管616連接到壁614 的外部並且從該處徑向向外延伸。管616限定出通道或者埠 618，通過該通道或者埠 618可以讓空氣進入或者排出。如前參考圖3實施例描述的，外殼或者蓋子22限定出印刷電路板內腔或者腔室或 者容腔或者隔室40，並且通過捲曲在套件218中連接致動器外殼610。彈性膠套250還卷 入壁之間的套件218中，分別在外殼610中形成兩個密封的上部和下部內腔或者腔室或者 容腔或者隔室26和612。活塞或者柱塞240布置在內腔26和612中。活塞240具有圓周形側壁241，以及 底部壁或者底板242。壁241和242限定內部凹槽或者內腔246。凹槽246面向致動器外 殼610的底部壁615。如前所述，杆狀件270接附到活塞240。底部壁615向內腔612中翻轉，形成大致為錐形的逐漸變細的心軸620。心軸620 限定出中心開孔622。螺旋彈簧150安裝在心軸620上並且圍繞心軸620。螺旋彈簧150 在活塞240和外殼底部壁615之間壓縮。螺旋彈簧150具有端部152和154。端部152通 過外殼壁242固定並且端部154通過外殼底部壁615固定並且抵靠外殼底部壁615。金屬薄片板630通過點焊接附到外殼底部壁615。板630限定出中心開孔631。金 屬薄片外殼640通過點焊接附到板630。外殼640的一部分形成凸起部223。軸承265安 裝在凸起部223中，用於旋轉支承杆狀件270的端部273。外殼640可以安裝到支架(未 示)，支架固定到諸如渦輪增壓器的汽車引擎或者引擎部件(未示出)。圖11示出杆狀件270處於完全收縮位置的致動器和傳感器組件600。埠 618可 以連接到之前參考圖6實施例描述的該類真空源。當通過埠 618向內腔612的真空度降 低時，活塞240被迫沿方向680向上移動，伸展彈簧150並且縮回杆狀件270。當通過埠 618在內腔612中提高真空度時，活塞240被迫沿方向682向下移動壓縮彈簧150並且延伸 杆狀件270。在活塞240移動的同時，磁體託架100和磁體140也在內腔26和鑽孔28中線性 移動。磁體140相對於固定在外殼22限定出印刷電路板內腔40中的霍爾效應傳感器82 以線性方式移動。傳感器82位於單獨的外殼容腔40中，並且通過外殼22的壁36與磁體 140間隔和隔離開。磁體140產生的磁場穿過壁36，在這裡通過傳感器82感應磁場的幅度 和方向。隨著磁體140線性移動，北極141和南極142相對於傳感器82改變位置，因此改
12變磁場的幅度和方向。磁場幅度和方向的改變可以通過傳感器82沿兩個軸進行感應。傳感器82產生響應於磁體140位置並且因而還響應於杆狀件270的位置而改變 的電信號。傳感器82產生的電信號指示磁體140和活塞240的位置。當磁體140產生的磁 場隨著杆狀件的移動改變時，傳感器82產生的電輸出信號相應改變，從而確定杆狀件270 的位置。傳感器82產生的電輸出信號通過印刷電路線(未示)傳送或傳導，以連接到端子 端部86。端部86連接到端子84和端部85。端子端部85隨後可以連接到和連接器50相 連的另一個電纜或者線束(未示)。Mrk雖然本發明已經具體參考所述實施例進行教導，但是可以理解本領域內普通技術 人員可以認識到在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以實現對形式和細節進行改 變。所示實施例的所有方面僅認為是示例性的而非限制性的。從而，本發明的保護範圍通 過後附權利要求書限定而非前述實施方式。對權利要求的等價物的含義和範圍內的所有修 改均包含在該範圍中。
權利要求
用於感應可移動物體的傳感器，包括限定出第一內腔和第二內腔的外殼；分隔該第一內腔和第二內腔的壁；位於該第一內腔中的至少一個磁體，該磁體產生磁場，該磁體適用於響應於可移動物體的移動來移動；和位於該第二內腔中的至少一個磁傳感器，該磁傳感器產生指示可移動物體的位置的電信號。
2.權利要求1的傳感器，其中，彈簧圍繞該傳感器和該磁體。
3.權利要求1的傳感器，其中，該磁體安裝到磁體託架上。
4.權利要求3的傳感器，其中，桶狀物將磁體託架聯接到杆狀件。
5.權利要求1的傳感器，其中，所述外殼被聯接到氣動致動器。
6.用於感應可移動物體的移動的傳感器，包括 布置在第一容腔中的磁體託架；聯接到該磁體託架的磁體，該磁體產生磁場；和 位於第二容腔中的磁傳感器，該磁傳感器適用於感應磁場。
7.權利要求6的傳感器，其中，第一容腔和第二容腔通過外殼限定。
8.權利要求7的傳感器，其中，該外殼包括分隔該第一容腔和該第二容腔的壁。
9.權利要求7的傳感器，其中，該磁體託架適用於在該外殼中的第一孔中移動。
10.權利要求6的傳感器，其中，彈簧圍繞該磁體託架。
11.權利要求6的傳感器，其中，該磁體託架限定出第二孔，並且該磁體安裝到該第二 孔中。
12.權利要求6的傳感器，其中，該外殼聯接到氣動致動器。
13.權利要求6的傳感器，其中，該外殼限定出埠，該埠允許與該外殼的內部部分 流體連通。
14.一種致動器和傳感器組件，包括 致動器外殼；聯接到該致動器外殼的傳感器組件，該致動器外殼和該傳感器組件限定出至少一個腔室；安裝在該腔室中的活塞；聯接到該活塞並且從該致動器外殼延伸出的杆狀件； 使將該活塞偏壓離開該致動器外殼的彈簧；和 適用於感應杆狀件的位置的傳感器組件。
15.權利要求14的組件，其中，彈簧圍繞該傳感器組件。
16.權利要求14的組件，其中，該傳感器組件還包括傳感器外殼和磁體託架，該傳感器 外殼適用於聯接到致動器外殼。
17.權利要求14的組件，其中，該磁體託架聯接到該活塞。
18.權利要求17的組件，其中，磁體安裝到該磁體託架。
19.權利要求16的組件，其中，該傳感器外殼限定出用於該磁傳感器的容腔。
20.權利要求19的組件，其中，壁將通過該傳感器外殼限定的容腔和通過該致動器外殼和傳感器組件限定的腔室隔開。
全文摘要
用於感應接附的可移動物體的位置的傳感器。該傳感器可以安裝到氣動致動器。該傳感器包括具有通過壁隔開的一對內腔或者容腔的外殼。磁體託架位於其中一個內腔中並且磁體聯接到磁體託架。磁體託架聯接到可移動物體。磁傳感器位於另一個內腔中。磁傳感器產生指示可移動物體的位置的電信號。
文檔編號G01D5/14GK101952689SQ200880125724
公開日2011年1月19日 申請日期2008年12月2日 優先權日2007年12月3日
發明者R·紐曼, W·斯託瑞 申請人:Cts公司