CN101965497A - 线性传感器 - Google Patents
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Abstract
一种线性传感器，其具有套筒(5)，包含永磁体(1)并且以能够克服弹簧(6)的作用力线性位移的方式安装在套筒(5)中的销(7)，和连接于所述套筒(5)用于检测永磁体(1)的位移的磁场传感器(3)。本发明提供的销(7)由第一圆柱形导承(8)和第二圆柱形导承(8)进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种线性传感器，其包括套筒，包含永磁体并被支撑在套筒中以便能够克服弹簧的作用力线性位移的销，以及连接于套筒用于检测永磁体的位移的磁场传感器。
背景技术
这类线性传感器用于机动车技术中，例如，用于控制制动助力器，其触发是作为制动踏板行程的函数而执行的。随着踏板行程增加，作用于控制部件的制动压力增加，制动踏板的行程可通过线性传感器确定。另一个实例是用于废气涡轮增压器的增压控制器。在这类应用中，一般，线性传感器的销通过弹簧力压靠在如控制部件的可移动测量对象上，使得销总是靠着测量对象并跟随其移动。
由DE 196 24 233 C1已知一种线性传感器，其中长方体永磁体相对于以固定方式设置在壳体上的磁场传感器位移。然而，该已知的线性传感器不太适于机动车技术应用，因为其对可能由于发动机运行而形成的振动敏感，易于磨损，并且需要高制造成本和频繁的调整。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种制造线性传感器的方法，该线性传感器适用于机动车技术，制造成本低，且即使在驾驶操作过程中发生振动也能够精确测量。
该目的是由具有权利要求1的特征的线性传感器实现的。本发明的有利的实施例是从属权利要求的主题。
在根据本发明的线性传感器中，使用非常简单的装置实现了高度精确的销导引，优选地，套筒的颈缩部形成第一导承，其由销的增厚部形成的第二导承进行补充。然而，也可由套筒的颈缩部各自设计第一和第二导承。
使用根据本发明的线性传感器可显著地排除导致测量误差的销的横向运动。因此当使用根据本发明的线性传感器时，即使发生例如发动机的运行所引起的振动，也可精确地确定测量对象的位置。
因为优选地销与套筒仅在两个导承上彼此接触，所以有利地形成小的摩擦面。小的摩擦面产生低的摩擦力，因而能够实现低摩损操作和高长期稳定性。
颈缩部优选地位于套筒的端部，特别是位于销从中伸出的套筒的端部。该措施具有的优点在于，由套筒的颈缩部和销的增厚部导致的两点导引可在尽可能大的距离上且因此以尽可能高的精度发生。出于同样的原因，也优选的是增厚部位于销的端部。
磁场传感器优选地连接于形成颈缩部的套筒的部分。该措施具有的优点在于，垂直于销的移动方向测量的磁场传感器与销之间的距离即使在发动机相关的振动下仍保持不变，因此总是能够高精度地进行测量。
销优选地具有圆形横截面，其简化制造并有利于低摩擦。如果销能够在套筒中绕其纵轴旋转则是特别优选的。在车辆运行过程中，测量对象的振动或移动可导致扭矩施加到销上。因为销能够旋转，所以这样的扭矩可被释放而不会对销的导引施加应力。
根据本发明的有利的改进形式，销和/或套筒由含石墨颗粒的塑料制成。以该方式，在操作过程中不可避免的磨损，由于石墨颗粒的释放，确保了连续供应润滑剂。即使在长期操作后，以该方式也总是确保低摩擦力，使得相应设计的线性传感器可在非常长的时间段内稳定地操作。特别优选的是，销由含石墨颗粒的塑料制成，特别地，套筒由无石墨颗粒的塑料制成。
根据本发明的另一个有利的改进形式，除了可选地添加的石墨颗粒，套筒和销由同样的塑料制成。以该方式，套筒与销之间热膨胀系数一致，导致在非常宽的温度范围内一致的精确导引。热固性材料是用于套筒和销的优选材料。
根据本发明的又一个有利的改进形式，销在其从套筒伸出的端部倒园角。该措施具有的优点在于，在将销压靠在测量对象上时减小了使测量对象倾斜的风险，而测量对象的倾斜可损害测量精度。
在从套筒伸出的端部，销优选地具有面，其直径为套筒在颈缩部的内径的20％至60％。相对于销直径减小的面使得在测量对象倾斜的情况下减小了横向力的传输。结果，在套筒中销的导引受到较低的应力，且可更容易地防止损害测量精度的横向运动。直径为支撑在套筒中的圆柱形销部分的直径的20％至60％的面也足够大，从而将靠着测量对象的接触面的表面负荷限制到适于低磨损操作的程度。
本发明进一步的细节和优点将参考附图基于示例性实施例予以说明。所述特征可单独地或者彼此结合地成为权利要求的主题。
附图说明
图1在纵截面中示出线性传感器的实施例。
具体实施方式
图1示出线性传感器，其包括套筒5，圆柱形销7被支撑在套筒5中使得其能够克服弹簧6的作用力线性地位移。销7包括优选为条形磁体的永磁体1，并且通过从套筒5伸出的端部4靠在测量对象2上。如果测量对象2与套筒5的距离增加，则销7被弹簧6进一步推出套筒5。随着测量对象2接近套筒5，销7克服弹簧6的作用力而被进一步推入套筒5。
优选为霍尔传感器的磁场传感器3连接于套筒5。包括设置于其中的永磁体1的销7的位移引起磁场传感器3处的磁场的变化。通过评估该变化，可确定永磁体1的位置且因此确定测量对象2的位置。
销7与套筒5在两个导引面8相接触。第一导引面8由套筒5的颈缩部形成，优选地位于销7从套筒5伸出的套筒5的端部4。第二导引面8由销7的增厚部形成，优选地位于背对测量对象2的销7的端部。以该方式，套筒5的颈缩部形成第一导承，其由销7的增厚部形成的第二导承进行补充。以该方式，实现了非常精确且低摩擦的导引。
销7和套筒5在导引面8的区域内以二维方式彼此接触，这进一步增加了轴向和径向导引的精度。为此目的，颈缩部被设计为具有减小的内径的套筒5的部分，且销的增厚部是圆柱形，使得在每种情形中导引面8是圆柱形表面。将磁场传感器3连接于形成颈缩部的套筒5的部分是有利的，因为在该处销7与磁场传感器3的垂直于销7的移动方向的距离，即使发生振动仍高精度地保持不变。
弹簧6作用于销7的具有增厚部的端部。在所示实施例中，增厚部具有套筒状延伸部，螺旋弹簧6伸入其中。螺旋弹簧6支撑在支座上，该支座未示出且优选地设置在套筒5的外部，但原理上也可由套筒5直接形成。
在所示实施例中，在从套筒5伸出的端部4，销7被倒园角并具有平坦面，该面的直径为颈缩部处的套筒5内径的50％。由于该几何设计，不仅实现了为获得低表面负荷的足够大的接触面，而且实现了低磨损操作。此外，减小的支撑面使摩擦最小化，且防止了在测量对象2潜在的倾斜过程中横向力的传输。一般地，如果面直径为颈缩部处的套筒5内径的大约20％至60％，则是有利的。
销7是通过使用热固性材料对永磁体1进行嵌件模塑而制造的。套筒5也由热固性材料制成，优选为同一热固性材料。以该方式，销7和套筒5具有类似的热膨胀系数，从而在宽温度范围内防止在导引面8区域内的干扰和间隙。由此，所示线性传感器可安装在特别是机动车的发动机室内，并在操作过程中无损坏地加热至170℃。
为了改善滑动特性，优选地将添加有石墨颗粒的热固性材料用于销7。所添加的石墨颗粒减小热固性材料的硬度。以该方式，在操作过程中，不可避免的磨损实际上将仅仅在销7处发生，而不是在套筒5。因为磨损包括了石墨填料，所以磨屑用作导引面8中的润滑剂。在代替销7或者除销7之外，套筒5也是由含石墨颗粒的塑料制造的情况下，也可使用该优点。
然而，如果销7的热固性材料包括石墨颗粒，则是特别有利的。在面4发生的磨损于是减小摩擦，并因此降低可在测量对象2倾斜的过程中形成的横向力。原理上，也可将含石墨颗粒的塑料用于套筒5和销7两者。然而，由于增加了磨损，这不是优选的。
附图标记
1永磁体
2测量对象
3磁场传感器
4端部
5套筒
6弹簧
7销
8导引面
Claims (19)
1.一种线性传感器，包括：
套筒(5)；
销(7)，其包含永磁体(1)，并被支撑在所述套筒(5)中以便能够克服弹簧(6)的作用力线性位移；以及
磁场传感器(3)，其连接于所述套筒(5)，用于检测所述永磁体(1)的位移，
其特征在于所述销(7)由第一圆柱形导承(8)和第二圆柱形导承(8)导引。
2.根据权利要求1所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)的所述第一导承(8)由所述套筒(5)的颈缩部形成，所述销(7)在所述颈缩部与所述套筒(5)相接触，并且
所述第二导承(8)由所述销(7)的增厚部形成，所述增厚部与所述套筒(5)相接触。
3.根据权利要求2所述的线性传感器，其特征在于所述颈缩部位于所述套筒(5)的端部(4)。
4.根据权利要求2或3所述的线性传感器，其特征在于所述颈缩部被设计为具有减小的内径的套筒部分。
5.根据权利要求2或3所述的线性传感器，其特征在于所述颈缩部位于所述销(7)的端部。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述增厚部具有所述弹簧(6)伸入其中的套筒状延伸部。
7.根据权利要求6所述的线性传感器，其特征在于所述弹簧(6)作用于所述销(7)的端部(4)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)和/或所述套筒(5)由含石墨颗粒的塑料制成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)由含石墨颗粒的塑料制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述套筒(5)由热固性材料制成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)由热固性材料制成。
12.根据权利要求11所述的线性传感器，其特征在于除了潜在添加的石墨颗粒以外，所述套筒(5)和所述销(7)由同一热固性材料制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)是通过对所述永磁体(1)进行嵌件模塑而制造的。
14.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)具有圆形横截面。
15.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)在从所述套筒(5)伸出的所述端部(4)倒圆角。
16.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于在从所述套筒(5)伸出的所述端部(4)，所述销(7)具有面，该面的直径为所述套筒(5)在所述颈缩部处的内径的20％至60％。
17.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述磁场传感器(3)连接于所述套筒(5)的形成所述颈缩部的部分。
18.根据前述权利要求中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述销(7)能够在所述套筒(5)中旋转。
19.根据权利要求8至18中任一项所述的线性传感器，其特征在于所述第一导承(8)和所述第二导承(8)各自由所述套筒(5)的颈缩部形成。
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