[发明专利]具有线性输出的旋转弧位置传感器

说明书

本申请要求于2010年5月5日提交的美国临时申请No. 61/331,577的较早申请日的权益，上述申请在此作为参考引入该说明书。

技术领域

本发明涉及磁性传感器，且更具体地涉及用于车辆的旋转位置传感器。

背景技术

旋转位置传感器用于车辆变速器中以确定接合哪个档位，例如驻车档、倒档、空档、驱动档和低速档（PRNDL）。由位置传感器提供的信息有助于控制一些车辆功能，例如灯，且可以防止在错误档位时车辆起动。

变速器的脏、振动、高温、填充流体腔室使得其为苛刻环境，不适合于大多数类型的角位置传感器技术。适合于该环境的许多现有旋转位置（尤其是磁性）传感器由于其旋转性质而具有大的线性误差，必须由电子器件补偿。此外，车辆的制造和使用通常可以导致金属碎片。许多常规磁性位置传感器收集该碎片，其必须被清理掉以有效地操作。用于该类型应用的常规旋转位置传感器还具有低效磁路。

需要提供一种具有磁体的旋转位置传感器，所述磁体具有减小的占地面积，从而不太可能吸引碎片，同时具有比常规旋转位置传感器磁路更强和更有效的磁路。

发明内容

本发明的目的是满足上述需要。根据本发明的原理，该目的通过提供一种旋转位置传感器获得，所述旋转位置传感器包括构件，轴与所述构件相连，使得所述构件的移动旋转所述轴。弧形永磁体联接到所述轴的周边，用于随其一起旋转。相邻的第一和第二磁场集中器构造和设置成在它们之间限定间隙。传感器结构设置在所述间隙中。在所述构件移动从而引起轴和磁体的旋转时，所述集中器和传感器结构构造和设置成保持固定，其中，所述磁体提供磁极，所述磁极改变间隙中的磁场。所述传感器结构构造和设置成对磁场的改变作出响应，以识别所述构件的位置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于位置传感器的磁路结构。所述磁路结构包括：可旋转轴；弧形永磁体，所述弧形永磁体联接到所述轴的周边，用于随其一起旋转；相邻的第一和第二磁场集中器构造和设置成在它们之间限定间隙；以及设置在所述间隙中的传感器结构。在轴和磁体旋转时，所述集中器和传感器结构构造和设置成保持固定，其中，所述磁体提供磁极，所述磁极大致线性地改变间隙中的磁场。所述传感器结构构造和设置成对磁场的改变作出响应。

根据本发明的又一方面，一种感测构件位置的方法提供与所述构件相连的可旋转轴。弧形永磁体设置在所述轴上，所述磁体限定磁极，在磁体的外部径向表面处限定且跨过整个表面指向同一方向。还设置固定传感器结构。所述方法确保在所述构件移动从而引起轴和磁体的旋转时，所述磁体大致线性地改变传感器结构处集中的磁场，所述传感器结构构造和设置成对磁场的改变作出响应，以识别所述构件的位置。

本发明的其它目的、特征和特性以及操作方法及相关结构元件的功能、制造的部件和经济性的组合将在考虑以下详细描述和所附权利要求参考附图后更清楚，其全部形成该说明书的一部分。

附图说明

本发明将从其优选实施例的以下详细描述结合附图更好地理解，其中，相同的附图标记表示相同部件，其中：

图1是实施例的旋转弧位置传感器的俯视图。

图2是限定磁路的图1的传感器的部件的透视图。

图3是图2的磁路的磁体和集中器的示意图，其中，磁体以第一位置显示。

图4是图3的磁体和集中器的示意图，其中，示出了磁体旋转到第二位置。

图5是图2的磁路的磁体和集中器的示意图，示出了磁体和集中器之间的边缘关系。

图6是位置传感器输出（例如，旋转角度（deg.））对比场强度（高斯）的曲线图。

具体实施方式

参考图1，根据本发明实施例示出了旋转弧位置传感器，总体上以10表示。本发明提供位置传感器以确定任何旋转元件（例如，轴）的位置。在实施例中，传感器10用于车辆自动变速器以确定接合哪个档位，例如驻车档、倒档、空档、驱动档和低速档（PRNDL）。传感器10包括与掣子板14相连的可旋转轴12。掣子板14形成有多个掣子15，用于将自动变速器闩锁在选定换档位置（PRNDL），例如以美国专利No.6,658,960所公开的方式，其内容在此作为参考引入该说明书。因而，掣子板14的移动引起轴12的旋转。