活塞缸装置、尤其是用于机动车辆中的分离系统的活塞缸装置

摘要

本发明涉及一种活塞缸装置，尤其是用于机动车辆中的分离系统的活塞缸装置，所述活塞缸装置具有构成为壳体的缸，在所述缸中以能轴向移动的方式安置有活塞，并且为了对活塞进行位移测量在壳体上固定有开关点传感器，所述开关点传感器与设置在活塞上的激活开关点传感器的开关点的构件有效连接。在能低成本实现的活塞缸装置中，开关点传感器构成为霍尔传感器，所述霍尔传感器为了设定预设的磁通量而配设有永磁体，并且激活霍尔传感器的开关点的构件铁磁体地构成，由此在承载铁磁体的构件的活塞靠近霍尔传感器时，通过永磁体预设的磁通量改变。

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞缸装置，尤其是用于机动车辆中的分离系统的 活塞缸装置，所述活塞缸装置具有构成为壳体的缸，活塞以轴向可移动 的方式安置在所述缸中，并且为了对活塞进行位移测量在壳体上固定有 开关点传感器(Schaltpunktsensor)，所述开关点传感器与设置在活塞 上的激活开关点传感器的开关点的构件有效连接。

背景技术

在机动车辆中的离合器操作系统中使用线性位移测量系统，以便检 测离合器操作系统的由离合器主动缸包围的活塞的位置。在这种线性位 移测量系统中使用位移传感器作为传感器系统，所述位移传感器根据感 应作用原理工作，其中固定在活塞上的能导电的目标体进入到线圈装置 的磁场中并且改变所述磁场。其他的传感器利用霍尔效应，其中通过单 独的安装在缸上的霍尔传感器扫描固定在活塞上的磁体的位置。这种线 性位移测量系统从DE 10 2011 014 574A1中已知。

开关点传感器在机动车辆中用在例如为开始停止系统的应用中，以 便在离合器主动缸的活塞的特定位移的情况下传送开关信号。这种构成 为开关点传感器的霍尔传感器借助永磁体来运行，所述永磁体作为目标 体固定在活塞上。由于现今的磁体价格提高，这种开关点传感器尤其在 其多次需要时是非常高成本的。在此，作为目标体应用的永磁体必须是 相对大的并且具有耗费的几何尺寸。霍尔传感器的可实现的绝对精度除 了机械公差之外非常强地与所使用的永磁体的磁化误差相关。

发明内容

因此，本发明基于下述目的，提出一种活塞缸装置，所述活塞缸装 置在应用低成本的材料的情况下仍然确保准确地识别活塞的位置。

根据本发明，所述目的通过下述方式来实现：开关点传感器构成为 霍尔传感器，所述霍尔传感器为了设定预设的磁通量而配设有永磁体， 并且激活霍尔传感器的开关点的构件铁磁体地构成，由此在承载铁磁体 的构件的活塞靠近霍尔传感器时，通过永磁体预设的磁通量改变。通过 将铁磁体的构件替代永磁体用作为目标体，降低了用于这种活塞缸装置 的成本。由于霍尔传感器的通过所配设的永磁体的预设的磁通量引起的 磁性预载，作为开关点传感器工作的霍尔传感器的绝对精度得到提高。 同时，为了产生霍尔传感器的预载而使用较小的永磁体，这同样降低了 制造成本。通过永磁体，预载的霍尔传感器能够传送与磁场成比例的电 信号，这同时有助于总系统在活塞在初始位置中的初始化时的限定的状 态。通过铁磁体的构件的靠近，磁通量改变进而霍尔传感器的输出电压 也改变，其中在低于极限值时，通过霍尔传感器的输出电压输出开关信 号，所述开关信号表示活塞的位移的离散的测量值。

有利地，包括永磁体的多个霍尔传感器以预设的间距沿着壳体的纵 向延伸设置在所述壳体上，径向设置在活塞上的铁磁体的构件与所述壳 体相对置。由于所述布置，能够在缸的整个长度上简单地检测处于限定 的开关阈值的活塞在壳体之内的位置。

在一个设计方案中，由在第一运动方向上运动的铁磁体的构件激活 的活塞传感器保持在所述状态中，直至铁磁体的构件在相反的第二运动 方向上经过所述霍尔传感器。因此，能够精确地检测活塞在每个时刻在 分离系统之内的当前的位置。

在一个设计方案中，霍尔传感器经由至少一个通量引导体与永磁体 连接。通过通量引导体，永磁体的磁场朝向霍尔传感器增强。磁场中的 例如通过活塞缸装置的环境的温度影响而激发的变化通过磁场增强而 成比例减小，使得由此将由霍尔传感器输出的信号正确地归因于铁磁体 的构件的经过。由此，在霍尔传感器在没有铁磁体的构件的影响时输出 的信号和霍尔传感器在铁磁体的构件经过之后输出的信号之间霍尔传 感器信号变化差值增大，使得确保精确的位移测量。

在一个变型形式中，永磁体在背离壳体的方向上设置在霍尔传感器 上。所述变型形式允许通量引导体优化地用于增强磁场。

替选地，在铁磁体的构件上设置有附加磁体。借助于所述附加磁体 也存在下述可能性：增大在霍尔传感器上的磁场，以便改进开关信号。

有利地，附加磁体朝向霍尔传感器设置在铁磁体的构件上。所述设 计方案确保：借助相对小的附加磁体能够实现霍尔传感器上的大的磁场 增强效应。

在一个改进方案中，铁磁体的构件由铁、金属片、电工钢板 (Elektroblech)制成。这些材料是非常低成本的原材料，因此这引起 所描述的活塞缸装置的低成本的实现方案。

在另一个实施方式中，壳体由塑料制成，其中霍尔传感器在外部设 置在壳体上。塑料壳体能够实现霍尔传感器的磁场不受干扰地扩展进入 到壳体的引导铁磁体的构件的内部空间中。此外，使得在霍尔传感器和 铁磁体的构件之间不会发生机械碰撞，因为所述霍尔传感器和铁磁体的 构件设置在壳体的不同侧上。

附图说明

本发明允许多种实施方式。其中的一个应当根据在图中示出的附图 详细阐述。

附图示出：

图1示出根据本发明的活塞缸装置的一个实施例，

图2示出用于预载的霍尔传感器的一个实施例，

图3示出根据图2的霍尔传感器的磁场线的模拟，

图4示出根据本发明的活塞缸装置的第二实施例。

具体实施方式

相同的特征用相同的附图标记表示。

在图1中示出活塞缸装置1的第一实施例，如所述活塞缸装置应用 在机动车辆中的离合器操作系统中那样。在构成为缸的壳体2中，活塞 3轴向地在壳体2的纵向延伸上运动。在由塑料制成的壳体2的外侧上， 以预设的几乎相同的间距例如设置有三个霍尔传感器4、5、6，其中所 述霍尔传感器4、5、6磁性预载。这表示，霍尔传感器4、5、6中的每 一个设有永磁体7。因此，所述永磁体7固定在每个霍尔传感器4、5、 6上，使得所述永磁体远离壳体2。借助于永磁体7，每个霍尔传感器4、 5、6持久地借助恒定的磁通量来控制。这表示，每个霍尔传感器4、5、 6输出以得到的霍尔电压的形式的恒定的电信号，所述霍尔电压与施加 的磁通量密度相关。

在活塞3上径向地以指向霍尔传感器4、5、6的方式设置有铁磁体 的构件8，例如铁磁体的金属片。通过铁磁体的构件8由于活塞3的运 动而靠近，霍尔传感器4、5、6上的磁通量依次改变进而同样由霍尔传 感器4、5、6输出的霍尔电压依次改变。每个霍尔传感器4、5、6检测 磁通量密度的改变，这引起将较小的霍尔电压作为霍尔传感器4、5、6 的输出信号输出。

图1a示出活塞缸装置，在所述活塞缸装置中，铁磁体的构件8设 置在霍尔传感器4、5、6的作用半径之外。因为铁磁体的构件8在所述 装置中仍不对用于预载霍尔传感器4、5、6的磁通量产生影响，所以也 不会产生开关点。霍尔传感器4、5、6的输出信号不改变。

在图1b中，铁磁体的构件8位于第一霍尔传感器4之下。在此， 通过霍尔传感器4感受到的磁通量减小，因此霍尔传感器4输出较小的 霍尔电压。如果所述霍尔电压低于开关阈值，那么通过没有进一步示出 的传感器电子元件输出开关信号进而输出位移测量值。因为铁磁体的构 件8仍不处于霍尔传感器5、6的区域中，这两个霍尔传感器5、6仅输 出下述霍尔电压，所述霍尔电压基于通过永磁体7预设的磁通量来检测。

在图1c中，铁磁体的构件8借助活塞3处于第二霍尔传感器5的区 域中。铁磁体的构件8现在改变在霍尔传感器5的区域中的磁通量密度， 这由霍尔传感器5探测并且其中所述霍尔传感器同样输出改变的霍尔电 压，所述霍尔电压以先前描述的方式通过传感器电子元件处理。

图1d示出在第三霍尔传感器6的区域中的铁磁体的构件8。在此， 霍尔传感器6也探测由于铁磁体的构件8进入到通过永磁体7限定的磁 场中而减小的磁通量密度。输出并且进一步处理相应的霍尔电压。

在示出的位置中，活塞3迄今仅在朝向霍尔传感器4、5、6的方向 上运动。在铁磁体的构件8经过之后，霍尔传感器4、5、6分别保持在 这样激活的状态中。直到铁磁体的构件8沿相反的运动方向运动并且又 向回到达到第一霍尔传感器4之后时，霍尔传感器4、5、6的所述状态 才解除并且所述霍尔传感器回到初始状态中，在所述初始状态中，所述 霍尔传感器仅检测通过永磁体7引起的磁通量。

为了能够精确地检测霍尔传感器4、5、6的开关点，必须增强由霍 尔传感器4、5、6在初始状态中的霍尔电压和同一霍尔传感器4、5、6 在铁磁体的构件8经过时的霍尔电压形成的信号差值。在此，评估两个 信号的差。出于所述原因，在永磁体7上朝向霍尔传感器4、5、6设置 通量引导体9、10，以便增强磁场改变进而增强差值信号。在图2a中示 例性示出霍尔传感器4连同通量引导体9和10，其中不存在铁磁体的构 件8。在此，通量引导体9、10同时承载永磁体7。磁通量通过永磁体7 并且穿过通量引导体9、10流动到霍尔传感器4中，所述霍尔传感器直 接地固定在壳体2上。图2b示出当铁磁体的构件8位于霍尔传感器4 之下时磁通量的变化。随后，通过永磁体7产生的磁通量经由通量引导 体9、10流动穿过铁磁体的构件8、但是没有穿过霍尔传感器4。因此， 霍尔传感器4现在检测到较小的磁通量密度，这引起基于其的霍尔电压 的减小。差值信号的通过通量引导体()9、10的增强防 止由于活塞缸装置的环境的温度影响引起的有误差的信号输出。

图3示出磁场线的由图2中的磁通量密度引起的变化。图3a图解 说明在不存在铁磁体的构件8时的场线变化。在此，场线在两侧从永磁 体7离开并且穿过通量引导体9、10部分地偏转到传感器区域11上。 如从图3b中看出的，在存在铁磁体的构件8时，磁路穿过通量引导体 9、10和铁磁体的构件8闭合，由此增强磁通量并且能够评估传感器电 子元件中的改善的差值信号。

增强用于可靠地产生开关点的磁通量的其他的可能性在于，在铁磁 体的构件8上安置有附加磁体12。在此，附加磁体12设置成，使得附 加磁体在活塞3运动时与霍尔传感器4、5、6相对置。所述附加磁体12 在此在其尺寸方面小于永磁体7，所述永磁体7与霍尔传感器4、5、6 形成单元。

完成的实施方案示出用于机动车辆的离合器分离装置的位移测量 系统，所述离合器分离装置借助于缩小的或少负荷的永磁体来工作，并 因此是低成本的变型形式。

附图标记列表：

1    活塞缸装置

2    壳体

3    活塞

4    霍尔传感器

5    霍尔传感器

6    霍尔传感器

7    永磁体

8    铁磁体的构件

9    通量引导体

10   通量引导体

11   传感器区域

12   附加磁体。