[发明专利]位置传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定沿感测方向的线性位置例如用于测量可移动的促动器元件的线性位移的位置传感器。更具体地，本发明涉及用于确定沿感测方向的线性位置的位置传感器，该传感器包括可相对于彼此移动的第一传感器部件和第二传感器部件。

背景技术

具有经设计成相互位置关系非常严格的传感器部件的现有技术位置传感器通常由于传感器部件之间的内部机械摩擦和磨损而经受缩减的可用寿命。考虑到高的相关联成本，人们通常不期望替换或维修这种位置传感器，特别是当这种位置传感器用于复杂产品时。

美国专利公开US-B-7276898公开了一种具有成形极(shaped pole)的长冲程霍尔位置传感器。壳体设置有定位构件和霍尔传感器。成形磁极和磁体被设置，并且它们其中之一与定位构件联接。霍尔效应传感器被设置并布置成感测成形磁极中的磁通量强度。因此，产生了随定位构件的位置变化的传感器输出。成形磁极和磁体的几何形状、尺寸和/或材料可以被改变以适应输出电压与位置的关系。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种准确可靠且成本低廉的位置传感器。本发明的第二目的在于提供一种特别适用于涡轮增压器中的位置传感器。根据本发明，提供了如上文限定的位置传感器，其中，第一传感器部件包括：环形磁体，该环形磁体的磁体轴线与感测方向一致，并且该环形磁体产生出沿感测方向呈轴向对称分布的磁场；以及磁场传感器，该磁场传感器被定位在磁体轴线上距环形磁体的第一距离处，其中，第二传感器部件包括能够在第一位置与第二位置之间沿感测方向移动穿过环形磁体的通量整形件，在第一位置中，通量整形件在大致距磁场传感器的第一距离处，通量整形件被布置用于为影响在环形磁体与磁场传感器之间的空间中的磁场。

本发明还提供了非常可靠且容易制造的位置传感器，因为在位置传感器的相互运动的第一部件与第二部件之间不存在摩擦。此外，轴向对称允许迎合与第二部件(其线性位置被测量)相连的促动器元件的任何可能不对准或偏心运动。

在另一个方面中，本发明涉及一种用于提供线性移动给促动器元件的促动器，例如，用于控制在涡轮增压器中的叶片位置的真空驱动促动器，该促动器包括根据本发明任一实施例所描述的位置传感器，其中，第二传感器部件与促动器元件连接。

附图说明

下文将参考附图利用数个示例性实施例对本发明加以更详细地讨论，在附图中：

图1示出了根据本发明第一实施例的位置传感器的剖视图；

图2示出了位置传感器的主元件及其相互定位的简化图；

图3示出了根据本发明的位置传感器的第二实施例的示意图；

图4示出了根据本发明另一个实施例的位置传感器部件的剖视图；

图5示出了作为线性位置函数的根据本发明实施例的位置传感器的输出信号的图；

图6示出了根据本发明的带有一体成型盖的位置传感器的实施例的剖视图；

图7示出了根据本发明的带有超程止动块(over travel stop)的位置传感器的实施例的剖视图；和

图8示出了根据本发明的通量整形件(flux shaper)的备选实施例的剖视图。

具体实施方式

线性位置传感器(例如还与促动器组合在一起)广泛地用于例如机动车应用场合(诸如涡轮增压器之类)。涡轮增压器增加了各种引擎设计的功率输出以及燃油效率，而不会增加引擎尺寸和重量。现代涡轮增压器在涡轮增压器内部装配有可调叶片，这些可调叶片利用单个真空促动器来促动。

用在涡轮增压器中的现有技术位置传感器会经受部件之间的内部机械摩擦和磨损。这些位置传感器的使用寿命通常通过使用昂贵的材料来延长，所述材料例如具有高玻璃含量(例如40％－45％)的PPS塑料，因为这些塑料降低了部件之间的内部机械摩擦和磨损效果。此外，这些位置传感器采用了由钕制成的多个昂贵磁体来增加线性度和可靠度，从而进一步增加了组成部件的数量和制造成本。目前，要求用于例如机动车应用场合的线性位置传感器的寿命要非常长，并且同时要精度、线性度、可靠度高且成本低。

本发明寻求提供一种用于例如涡轮增压器中的可靠的、准确的、低成本的位置传感器。根据本发明实施例的位置传感器没有内部摩擦，因为在内部传感器部件之间没有机械接触。另外，如由本发明其它实施例提供的位置传感器免除使用昂贵的磁体。并且，关于制造公差和温度变化引起的尺寸不确定性对本发明位置传感器的测量精度和可靠度没有明显效果。