[发明专利]感应式路径测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应式路径测量装置，所述路径测量装置具有：传感器线圈；柱塞，其可相对于传感器线圈移动；补偿线圈，其布置成与传感器线圈同轴并与传感器线圈串联连接，以补偿外部磁场在传感器线圈中感生的噪声电压；测量电路，其用于根据柱塞的路径来测量传感器线圈和补偿线圈的电感；以及电子处理和控制单元，用于根据所测量的电感来计算柱塞已行进的路径。

确切地说，本发明涉及一种机动车辆的挡位传感器(gear sensor)中的路径测量装置。

背景技术

W0 2010/006781 A1描述了一种挡位传感器(gear sensor)，用于检测变速器当前的挡位。在此传感器中，柱塞以机械方式连接到相对于变速器的换挡轴弹性偏置的止动部件，并检查形成于换挡轴上的换挡释放件(selector relief)。因此，换挡轴移动会转变成柱塞的轴向移动，这种移动可以通过测量装置进行检测。根据所测量的柱塞路径，可(例如)检测变速器是处于空挡位、倒挡位还是前进挡位，因为这些挡位分别对应换挡释放件的不同高度。

在感应式路径测量装置中，柱塞具有相对较高的磁导率，因此传感器线圈的电感关键取决于柱塞穿入传感器线圈的深度。由此，可根据电感的测量结果来确定柱塞已行进的路径。

但是，当此路径测量装置用于机动车辆时，所述路径测量装置可能会受到在车辆中的其他位置所形成的磁场影响。在车辆变速器的某些安装条件受到限制时，充分屏蔽外部磁场可能较为困难和繁琐，但如果没有充分屏蔽这些外部磁场，则存在一定风险，即外部磁场会在传感器线圈中感生电压，因此可能对测量结果造成折损。

DE 103 20 716 A1描述了上述类型的感应式测量装置，其中此类干扰影响由补偿线圈抑制。补偿线圈设置在传感器线圈附近，具有与传感器线圈相同的匝数和相同的尺寸，但缠绕方向相反。由于外部产生的磁场可视为基本上均匀的磁场，因此，此磁场在传感器线圈中感生的电压由补偿线圈中感生的绝对值相等但极性相反的电压进行补偿。另一方面，由于补偿线圈与传感器线圈发生磁性去耦，因此两个线圈的电感不会相互抵消，而是会相加。另外，补偿线圈距离柱塞较远，因此，其电感便不会受到柱塞移动的影响，或者至少与传感器线圈的电感相比，受影响的程度明显较小。

发明内容

本发明的目标是提高感应式测量装置的精确度。

根据本发明，此目标可通过以下特征实现，即处理和控制单元经配置以根据所测量的柱塞路径来更改补偿线圈的电路配置。

通过此特征，本发明会考虑以下内容，即柱塞将因其磁导率而使外部产生的磁场畸变。该畸变会使传感器线圈和补偿线圈中因外部产生的磁场发生时变而感生的电压的比率改变，具体取决于柱塞的位置。根据本发明，补偿线圈的电路配置可根据所测量的柱塞路径进行修改，这样，即使在柱塞位置改变时，所感生的电压也将基本上相互抵消。

关于本发明在进一步提高精确度方面的有用细节和进一步发展，所附权利要求进行了说明。例如，对电路配置进行的更改包括修改补偿线圈的阻尼，或使补偿线圈中的一些绕线发生短路。

在优选实施例中，与传感器线圈相比，补偿线圈环绕的区域更大，且另一方面，具有的匝数更少。此测量的主要优势在于，补偿线圈的电感变小，因为电感与匝数的平方成比例。路径测量原则的依据是，分别对传感器线圈的电感以及整个线圈系统的电感进行的检测。但是，由于补偿线圈的电感不会或几乎不受到柱塞移动的影响，因此不会增加测量系统灵敏度，而是只增加系统的总电感。因此，如果与传感器线圈的电感相比，补偿线圈的电感尽可能小，则测量精确度会变高。

较佳的情况是，传感器线圈被套管紧密环绕，所述套管由具有较高磁导率的材料制成，例如，铁磁材料。此套管可使原来均匀的外部磁场发生有利的畸变。一方面，传感器线圈通过此套管在一定程度上被屏蔽，从而使传感器线圈中感生的电压变小。由于与传感器线圈相比，补偿线圈环绕的区域更大，从而半径更大，因此，补偿线圈的绕线主要在套管半径外，这样套管会将外部磁场集中到补偿线圈中，从而在补偿线圈中感生相应较高的电压。为了使感生的电压进一步彼此抵消，可能且必需不同程度地减少补偿线圈的匝数，从而进一步减小补偿线圈的电感。

附图说明

现在将结合附图说明本发明的实施例实例，其中：

图1是根据本发明的感应式路径测量装置的线圈布置的轴向截面图；

图2是路径测量装置的电路图；

图3是用于说明磁屏蔽作用的简图；以及

图4所示为根据本发明的具有路径测量装置的变速传感器。