專利名稱：用于確定位置的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定磁場(chǎng)敏感傳感器單元在至少基本上為條形輪廓的磁體裝置的磁場(chǎng)中的位置的裝置。
磁場(chǎng)敏感傳感器，尤其是那些設(shè)計(jì)成磁阻傳感器的傳感器，可用于多種測(cè)量磁場(chǎng)的系統(tǒng)中。最常見(jiàn)的用途包括在機(jī)動(dòng)車技術(shù)中用作防鎖系統(tǒng)中或者內(nèi)燃機(jī)電子控制系統(tǒng)(也稱作發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng))中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，以及用于拾取旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角度傳感器。然而，即使在機(jī)動(dòng)車技術(shù)部分內(nèi)的新用途中，使用磁場(chǎng)敏感傳感器仍然是理想的，尤其是稱作AMR傳感器(“AMR”＝“各向異性磁阻”)的傳感器，其甚至可以確定機(jī)動(dòng)車技術(shù)的構(gòu)成元件沿著至少基本上為直線的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。
在Philips Semiconductors公司的數(shù)據(jù)單系列“DiscreteSemiconductors”中出現(xiàn)的1997年1月9日的數(shù)據(jù)單“General-Magnetic field sensors”第49頁(yè)及其后中，給出了對(duì)于使用磁阻傳感器的線性位置測(cè)量的說(shuō)明。在

圖1中再現(xiàn)了該文中描述的裝置并且示出了具有所謂標(biāo)準(zhǔn)橋的磁阻傳感器的使用，即具有在這種情況下設(shè)計(jì)成條形磁體的磁體裝置的四磁阻元件的惠斯通電橋電路。作為實(shí)例，該圖示出了KMZ 10B型磁阻傳感器的應(yīng)用，其為PhilipsSemiconductors公司銷售的。在上述數(shù)據(jù)單的第四頁(yè)上更加詳細(xì)地表示了這種傳感器。如圖1所示，在這種情況下由條形磁體生成的磁場(chǎng)的場(chǎng)線從該圖中向上的磁北極到該圖中向下的磁南極。該磁阻傳感器設(shè)置在由直角坐標(biāo)系x和y構(gòu)成的平面中，在該平面中示意性示出的場(chǎng)線也存在并且同樣條形磁體以其縱向中心軸設(shè)置。如果條形磁體相對(duì)于磁阻傳感器的位置改變了，則在垂直于條形磁體的縱向中心軸延伸的y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度以及在平行于條形磁體的縱向中心軸延伸的x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度都在磁阻傳感器的位置上變化。這兩個(gè)磁場(chǎng)分量對(duì)于由傳感器的惠斯通電橋電路輸出的電橋輸出信號(hào)具有影響。該電橋輸出信號(hào)與y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，但是傳感器的敏感度隨著x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而降低。
在圖1所示的設(shè)置中，x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于所要測(cè)量的條形磁體相對(duì)于磁阻傳感器的所有位置具有恒定的符號(hào)。這對(duì)于避免所謂的取向改變、即傳感器轉(zhuǎn)變特性的反向是重要的。如果該傳感器位于磁體的上端，也就是說(shuō)沿著朝向其北極的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)推動(dòng)該傳感器，那么測(cè)得了由條形磁體生成的磁場(chǎng)在y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度為負(fù)值。另一方面，如果該傳感器位于磁體的下端，也就是說(shuō)沿著朝向其南極的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)推動(dòng)該傳感器，那么測(cè)得了由條形磁體生成的磁場(chǎng)在y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度為正值。
然而，由于改變了x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，由該傳感器輸出的電橋輸出信號(hào)不會(huì)與y方向上測(cè)得的磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比地改變。圖2通過(guò)舉例的方式示出了當(dāng)電源電壓為5V時(shí)該電橋輸出信號(hào)對(duì)于該傳感器相對(duì)于條形磁體沿著該條形磁體的北極與南極之間的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置變化的隨時(shí)間的變化，該位置變化對(duì)于長(zhǎng)度為10mm的條形磁體為最大±5mm。電橋輸出信號(hào)表示為毫伏單位的電壓，其符號(hào)為“Uout/mV”，傳感器相對(duì)于條形磁體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置變化表示為直角坐標(biāo)x的值，其是從條形磁體的南極和北極之間的中心算得的，符號(hào)為“x/mm”。
圖2的圖表示出了在傳感器相對(duì)于條形磁體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的該位置變化的整個(gè)范圍內(nèi)，在這種情況下為±5mm，其中位置變化的平均值-在這種情況下從約-3mm的x值到+3mm的x值-電橋輸出信號(hào)與傳感器相對(duì)于條形磁體的位置變化線性成正比的部分，而朝向整體示出的該位置變化范圍的末端，在這種情況下為±5mm，電橋輸出信號(hào)假設(shè)了由于顯著降低的x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度值造成的非線性輪廓。如果存在這種非線性輪廓，則電橋輸出信號(hào)不能再用于需要的位置測(cè)量。在圖1中由符號(hào)“位移范圍”示出可以用作這種位置測(cè)量裝置中的沿著條形磁體北極和南極之間的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)范圍?？梢钥闯隹梢杂糜谖恢脺y(cè)量的沿著該運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的該范圍只是不充分地利用了條形磁體北極與南極之間的尺寸。利用如圖1所示的設(shè)置，就必須選擇磁體的長(zhǎng)度，也就是條形磁體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的尺寸，使其比可用于位置測(cè)量的范圍大得多。在圖1和2所示的實(shí)例中，所需要的條形磁體比可以用于位置測(cè)量的范圍長(zhǎng)約1.5倍。由于該設(shè)置所需的空間增大以及條形磁體所需的材料增加，因此是不利的。
本發(fā)明的目的是提供一種用于確定磁場(chǎng)敏感傳感器單元在至少基本上為條形輪廓的磁體裝置的磁場(chǎng)中的位置的裝置，利用該裝置可以比利用位置測(cè)量的范圍更好地利用磁體裝置的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，利用一種用于確定磁場(chǎng)敏感傳感器單元在至少基本上為條形輪廓的磁體裝置的磁場(chǎng)中沿著至少基本上為直線的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置的裝置實(shí)現(xiàn)了本目的，該運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)平行于至少基本上為條形輪廓的縱軸延伸，其中該磁場(chǎng)敏感傳感器單元用于測(cè)量在至少基本上平行于至少基本上為條形輪廓的縱軸的平面中延伸的磁場(chǎng)分量，測(cè)量的方式為至少基本上垂直于該縱軸，并且該磁體裝置在至少基本上為條形輪廓的第一端的區(qū)域中具有磁北極，在至少基本上為條形輪廓的第二端的區(qū)域中具有磁南極，以及在南極和北極之間延伸的中心區(qū)域中具有至少基本上為條形輪廓的收縮。
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)，如果可以在磁體裝置的縱軸方向上，即在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的方向上或x方向上，甚至是在磁北極和南極的區(qū)域中磁體裝置的末端處生成顯著的磁場(chǎng)強(qiáng)度，則可以實(shí)現(xiàn)磁體裝置的縮短。
本發(fā)明利用所述的認(rèn)識(shí)，按照有利的方式通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得了所述效果。由于磁體裝置在中心的收縮，改變了場(chǎng)線在磁體裝置在磁北極和南極的區(qū)域中的末端處的出口角，因此在x方向上生成了較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。因此，可以在不改變可用于位置測(cè)量的范圍大小的情況下實(shí)現(xiàn)磁體裝置的縮短。
通過(guò)對(duì)各種用途的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，可以容易地確定和優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的磁體裝置的至少基本上為條形的輪廓的精確定形。然而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，至少基本上為條形輪廓的收縮至少有一些部分對(duì)應(yīng)于至少基本上符合橢圓形輪廓的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，至少基本上為條形輪廓的收縮至少有一些部分對(duì)應(yīng)于至少基本上符合接線輪廓的形狀。利用在數(shù)學(xué)和結(jié)構(gòu)方面清晰限定的這種輪廓，可獲得可以容易再現(xiàn)的根據(jù)本發(fā)明的磁體裝置的定形。
有利的是，利用磁阻元件的惠斯通電橋設(shè)計(jì)磁場(chǎng)敏感傳感器單元，其縱向至少基本上沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)延伸。由上述的PhilipsSemiconductors公司銷售的KMZ 10 B型磁阻傳感器按照簡(jiǎn)單而節(jié)約成本的方式給出了這種傳感器單元。
為了將本發(fā)明用于確定第一物體和第二物體相對(duì)于彼此的相對(duì)位置的設(shè)置中，例如第一和第二機(jī)器元件的相對(duì)位置，有利的是將磁體裝置連接到該第一物體以及將傳感器單元連接到第二物體，以便確定第一物體相對(duì)于第二物體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置。尤其是，將傳感器單元連接到物體上一個(gè)，該物體相對(duì)于要連接到傳感器單元的估計(jì)和控制裝置被固定設(shè)置，并將磁體裝置連接到設(shè)計(jì)成相對(duì)于所述第一物體移動(dòng)的物體上。這樣簡(jiǎn)化了由傳感器單元輸出的信號(hào)的傳輸以及還簡(jiǎn)化了向該傳感器單元提供信號(hào)和功率。然而，還可以從相反方向?qū)鞲衅鲉卧痛朋w裝置連接到所述物體上，前提是已經(jīng)為這些安裝條件提供了適當(dāng)?shù)墓β屎托盘?hào)。
在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置的優(yōu)選用途中，由機(jī)動(dòng)車的部件形成第一和第二物體。尤其是，由機(jī)動(dòng)車的內(nèi)燃機(jī)的部件形成第一和第二物體。在特別優(yōu)選的用途中，第二物體包括機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)的部件，并且第一物體設(shè)計(jì)為具有能夠相對(duì)于它移動(dòng)的氣門機(jī)構(gòu)的部件。
本發(fā)明能夠用作機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)的電磁氣門機(jī)構(gòu)的有利結(jié)構(gòu)，其中為了調(diào)整將氣門盤放在氣門座上的速度需要測(cè)量連接到該氣門盤的電樞在操作該氣門的電磁致動(dòng)器中的位置。應(yīng)當(dāng)考慮到，在機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)中的典型氣門升程在8到12mm之間移動(dòng)，在例外的情況下，可以出現(xiàn)更大的氣門升程。因此，需要能夠檢測(cè)該范圍內(nèi)直線移動(dòng)的設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)不僅在于其緊湊的設(shè)計(jì)和魯棒性，還因?yàn)槠淠軌蛞员匾奶幚硭俣忍幚韨鞲衅鬏敵鲂盘?hào)的生成，從而適于上述目的。對(duì)于目前的機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)中出現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度而言，氣門機(jī)構(gòu)需要短的致動(dòng)時(shí)間，從而導(dǎo)致電磁致動(dòng)器3到10ms之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間，根據(jù)本發(fā)明的具有“AMR”傳感器的設(shè)置具有足夠快速的信號(hào)處理。而且，根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠在任意操作狀態(tài)下以及甚至是剛剛啟動(dòng)時(shí)提供關(guān)于被測(cè)位置的精確信息，即所謂的致動(dòng)器的“絕對(duì)位置”。
參照附圖所示的實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的利用具有所謂的標(biāo)準(zhǔn)電橋的KMZ 10 B型磁阻傳感器進(jìn)行線性位置測(cè)量的設(shè)置。
圖2通過(guò)舉例的方式示出了圖1的設(shè)置中的KMZ 10 B型磁阻傳感器的電橋輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的利用具有所謂的標(biāo)準(zhǔn)電橋的KMZ 10 B型磁阻傳感器進(jìn)行線性位置測(cè)量的裝置的實(shí)施例。
圖4通過(guò)舉例的方式示出了圖3的裝置中的KMZ 10 B型磁阻傳感器的電橋輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化。
圖5示意性地示出了作為本發(fā)明一種應(yīng)用的實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)的氣門機(jī)構(gòu)。
在圖3所示的本發(fā)明實(shí)施例中，同樣示出了利用KMZ 10 B型磁阻傳感器進(jìn)行線性位置測(cè)量的設(shè)置，如根據(jù)1997年1月9日的上述數(shù)據(jù)單“General Magnetic field sensors”第四頁(yè)。圖3的設(shè)置示出了使用這種具有磁體裝置的磁阻傳感器，該磁體裝置在這種情況下再次表示為條形磁體。如圖3所示，在這種情況下該條形磁體生成的磁場(chǎng)的場(chǎng)線從圖中向上的磁北極延伸到圖中向下的磁南極。該磁阻傳感器設(shè)置在由直角坐標(biāo)系x和y構(gòu)成的平面中，在該平面中示意性示出的場(chǎng)線也延伸并且條形磁體同樣以其縱向中心軸設(shè)置。如果條形磁體相對(duì)于磁阻傳感器的位置變化，則在垂直于條形磁體的縱向中心軸延伸的y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度和在平行于條形磁體的縱向中心軸的x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度在磁阻傳感器的位置處改變。這兩個(gè)磁場(chǎng)分量對(duì)于由傳感器的惠斯通電橋電路輸出的電橋輸出信號(hào)都有影響。該電橋輸出信號(hào)同樣與y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，但是該傳感器的敏感度隨著x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減小。
在圖1所示的設(shè)置中，x方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于將要測(cè)量的條形磁體相對(duì)于磁阻傳感器的所有位置具有恒定的符號(hào)。這對(duì)于避免所謂的取向改變、即傳感器轉(zhuǎn)變特性的反向是重要的。如果該傳感器位于磁體的上端，也就是說(shuō)沿著朝向其北極的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)推動(dòng)該傳感器，那么測(cè)得由條形磁體生成的磁場(chǎng)在y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度為負(fù)值。另一方面，如果該傳感器位于磁體的下端，也就是說(shuō)沿著朝向其南極的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)推動(dòng)該傳感器，那么測(cè)得由條形磁體生成的磁場(chǎng)在y方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度為正值。
用于圖3所示的設(shè)置中的條形磁體在其至少基本上為條形的輪廓的第一端處的磁北極和其至少基本上為條形的輪廓的第二端處的磁南極之間的中心區(qū)域中具有收縮。這就可以在條形磁體的縱軸方向上生成顯著的磁場(chǎng)強(qiáng)度，即在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)方向或者在x方向上，甚至是在磁北極和南極的區(qū)域中磁體裝置的末端處。由于條形磁體在中心處的收縮，就改變了在磁北極和南極的區(qū)域中條形磁體末端處場(chǎng)線的出口角，因此在x方向上生成了更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。因此，可以在沒(méi)有改變可用于位置測(cè)量的范圍大小的情況下實(shí)現(xiàn)條形磁體的縮短。
圖4通過(guò)舉例的方式示出了當(dāng)電源電壓為5V時(shí)該電橋輸出信號(hào)對(duì)于該傳感器相對(duì)于條形磁體沿著該條形磁體的北極與南極之間的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置變化的隨時(shí)間的變化，該位置變化對(duì)于長(zhǎng)度為11mm的條形磁體為最大±5mm，電橋輸出信號(hào)表示為毫伏單位的電壓，其符號(hào)為“Uout/mV”，傳感器相對(duì)于條形磁體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置變化表示為直角坐標(biāo)x的值，其是從條形磁體的南極和北極之間的中心算得的，符號(hào)為“x/mm”。
圖4的圖表示出了電橋輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化，該變化目前在傳感器相對(duì)于條形磁體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的該位置變化的整個(gè)范圍內(nèi)與傳感器相對(duì)于條形磁體的該位置變化線性成正比，因此甚至是在全部示出的該位置變化的范圍末端處，在這種情況下為最大±5mm處，該電橋輸出信號(hào)保持線性輪廓，而不管磁場(chǎng)強(qiáng)度在x方向上的顯著減小值。因此，該電橋輸出信號(hào)仍然可以用于理想的位置測(cè)量。在圖4中同樣由符號(hào)“位移范圍”表示可以用在這種位置測(cè)量裝置中的沿著條形磁體北極和南極之間的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的范圍。可以看出可以用于位置測(cè)量的沿著該運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的該范圍至少幾乎完全利用了條形磁體北極與南極之間的尺寸。利用如圖4所示的設(shè)置，因此可以選擇磁體的長(zhǎng)度，也就是條形磁體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的尺寸，使其僅與可以用于位置測(cè)量的范圍一樣大。這就顯著減小了該裝置所需要的空間以及條形磁體所需的材料。
圖5以沿著氣門軸1的縱向截面示意性地示出了作為本發(fā)明一種應(yīng)用的實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)的氣門機(jī)構(gòu)。該氣門機(jī)構(gòu)包括由兩個(gè)環(huán)形電磁體2、3構(gòu)成的致動(dòng)器，電磁體分別包括壺形鐵心4和5，以及分別包括環(huán)形繞組6和7。在每種情況下，氣門軸1引導(dǎo)通過(guò)一個(gè)圓柱開(kāi)口10或11，在每種情況下該開(kāi)口位于壺形鐵心4和5的中心磁極8或9中。環(huán)形電磁體2、3彼此之間具有固定間隔，并且可設(shè)置為彼此的鏡像?？纱呕喌谋P形電樞21設(shè)置在它們之間。該電樞21固定連接到氣門軸1并且隨后者以及隨連接到后者的氣門盤12相對(duì)于環(huán)形電磁體2、3沿著氣門軸1的縱軸13移動(dòng)，該軸同時(shí)形成了氣門軸1的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)?？蛇x擇的是，提升氣門盤12離開(kāi)氣門座14并且將其壓在氣門座上。圖5中示出了部分圓柱頭，其具有在氣門盤側(cè)上的用于氣門軸1的第一導(dǎo)桿15，以及燃料混和物或廢氣的入口和出口通道16，還具有環(huán)形電磁體2、3的固定裝置17。此外，按照與氣門軸1同心的方式將螺孔18設(shè)置在固定裝置17中，在該螺孔18中存在調(diào)整螺釘19，其形狀匹配氣門軸1的第二導(dǎo)桿20。
此外，按照與縱軸13同軸的方式將第一和第二彈簧片22、23固定設(shè)置在氣門軸1上，在每種情況中，第一和第二壓縮彈簧24和25分別由一端支撐在該彈簧片上。第一壓縮彈簧24由其另一端支撐在圓柱塊上，即在所示的實(shí)施例中，支撐在氣門盤側(cè)上的氣門軸1的第一導(dǎo)桿15上。第二壓縮彈簧25由其另一端支撐在調(diào)整螺釘19上，即在所示的實(shí)施例中，支撐在氣門軸1的第二導(dǎo)桿20上。這樣，第一壓縮彈簧24用于關(guān)閉氣門，也就是說(shuō)將氣門盤12壓住氣門座14。如果不存在致動(dòng)器，那么第一壓縮彈簧24將確保該氣門緊緊關(guān)閉。第二壓縮彈簧25用于打開(kāi)氣門，也就是說(shuō)提升氣門盤12，使其離開(kāi)氣門座14。如果不存在致動(dòng)器，那么第二壓縮彈簧25將確保該氣門打開(kāi)。這兩個(gè)彈簧“相互”作用。利用這種設(shè)計(jì)，尤其是電樞21可保持在可以通過(guò)調(diào)整螺孔18中的調(diào)整螺釘19來(lái)調(diào)整的中心位置上。
如果電流流過(guò)第一電磁體2，其在圖5中為上部電磁體，那么向上拉該電樞21，并且關(guān)閉氣門。因此，如果電流流過(guò)第二電磁體3，其在圖5中為下部電磁體，則電樞21向下移動(dòng)并且打開(kāi)氣門。如果沒(méi)有電流流過(guò)電磁體2或3，那么該電樞21由彈簧保持在前述的中心位置，并且該氣門是半開(kāi)的。
具有相互作用的壓縮彈簧24、25以及致動(dòng)器的這種設(shè)計(jì)方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于由此實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)變?cè)?。如果電流流過(guò)上部、第一電磁體2，則電樞21位于其上部位置，在該位置電樞緊緊擠住第一電磁體2，并且第二、上部彈簧25壓縮且第一、下部彈簧松弛，以及如果因此關(guān)閉了氣門并且要將其打開(kāi)，那么關(guān)閉流過(guò)上部、第一電磁體2的電流。由于彈簧阻力，該電樞21繼而擺動(dòng)，直到其到達(dá)其下部的位置為止，理想的是直到其幾乎到達(dá)該位置但是由于機(jī)械結(jié)構(gòu)中的摩擦力還未完全到達(dá)該位置為止。在該下部位置，電樞21緊緊地?cái)D住第二電磁體3，并且第二、上部彈簧25是松弛的，第一、下部彈簧24是壓縮的，并且因此該氣門是打開(kāi)的。在這種情況下，下部、第二電磁體3僅需要具有微弱流過(guò)它的電流，以便將電樞21完全拉到其下部位置上。如果沒(méi)有彈簧的設(shè)計(jì)方案，非常大的電流一定會(huì)流過(guò)下部、第二電磁體3，從而能夠向電樞21施加足夠大的磁力，這是因?yàn)殡姌性诩s為8-12mm的典型氣門升程的情況下的大行程以及在電樞21的上部位置處電樞21與下部、第二電磁體3之間的相應(yīng)大間隔造成的。
為了測(cè)量包括氣門軸1、氣門盤12和電樞21的組件的位置，將包括容納在非磁性外殼27中的條形磁體28的裝置連接在遠(yuǎn)離氣門盤12的氣門軸1的末端26處。在所示實(shí)施例中，這種連接是通過(guò)背向氣門盤12的氣門軸1的末端26和殼體27上的螺紋實(shí)現(xiàn)的。條形磁體28與其北極與南極之間的縱軸對(duì)準(zhǔn)，該軸與氣門軸的縱軸13共軸。例如，北極背向氣門盤12，南極面向氣門盤12。因此，氣門軸1的縱軸13也形成了條形磁體28的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。
磁阻傳感器31放置在傳感器固定裝置29上，該固定裝置在圖5所示的實(shí)施例中安裝在覆蓋板30上，該覆蓋板安裝在環(huán)形電磁體2、3的固定裝置17上。這種磁阻傳感器31優(yōu)選同樣是KMZ 10 B型的。為此，傳感器固定裝置29裝配有安裝表面，其上以平面的方式固定了傳感器31。在與圖5的附圖平面一致的平面中排列傳感器31的磁阻元件，并且在該平面中還放置了條形磁體28的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)；在其縱向上，傳感器31的磁阻元件排列在條形磁體28的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的方向上。傳感器31測(cè)量由條形磁體28生成的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)分量，該條形磁體垂直于附圖平面中的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。在圖5中，由箭頭32示出了沿著條形磁體28的北極與南極之間的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的范圍，其可以用于這種位置測(cè)量的裝置中。
權(quán)利要求
1.一種用于確定磁場(chǎng)敏感傳感器單元在至少基本上為條形輪廓的磁體裝置的磁場(chǎng)中沿著至少基本上為直線的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置的裝置，該運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)平行于至少基本上為條形輪廓的縱軸延伸，其中該磁場(chǎng)敏感傳感器單元用于測(cè)量在至少基本上平行于至少基本上為條形輪廓的縱軸的平面中延伸的磁場(chǎng)分量，測(cè)量的方式為至少基本上垂直于該縱軸，并且該磁體裝置在至少基本上為條形輪廓的第一端的區(qū)域中具有磁北極，在至少基本上為條形輪廓的第二端的區(qū)域中具有磁南極，以及在南極和北極之間延伸的中心區(qū)域中具有至少基本上為條形輪廓的收縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于至少基本上為條形輪廓的收縮至少有一些部分對(duì)應(yīng)于至少基本上符合橢圓形輪廓的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于至少基本上為條形輪廓的收縮至少有一些部分對(duì)應(yīng)于至少基本上符合擺線輪廓的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于利用磁阻元件的惠斯通電橋來(lái)設(shè)計(jì)磁場(chǎng)敏感傳感器單元，其縱向至少基本上沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)延伸。
5.根據(jù)前面至少一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于將磁體裝置連接到第一物體以及將傳感器單元連接到第二物體，以便確定第一物體相對(duì)于第二物體沿著運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于第一和第二物體是由機(jī)動(dòng)車的部件形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于第一和第二物體是由機(jī)動(dòng)車的內(nèi)燃機(jī)的部件形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于第二物體包括機(jī)動(dòng)車內(nèi)燃機(jī)氣門機(jī)構(gòu)的部件，并且將第一物體設(shè)計(jì)為具有能夠相對(duì)于它移動(dòng)的氣門機(jī)構(gòu)的部件。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于確定磁場(chǎng)敏感傳感器單元在至少基本上為條形輪廓的磁體裝置的磁場(chǎng)中沿著至少基本上為直線的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位置的裝置，該運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)平行于至少基本上為條形輪廓的縱軸延伸，其中該磁場(chǎng)敏感傳感器單元用于測(cè)量在至少基本上平行于至少基本上為條形輪廓的縱軸的平面中延伸的磁場(chǎng)分量，測(cè)量的方式為至少基本上垂直于該縱軸，并且該磁體裝置在至少基本上為條形輪廓的第一端的區(qū)域中具有磁北極，在至少基本上為條形輪廓的第二端的區(qū)域中具有磁南極，以及在南極和北極之間延伸的中心區(qū)域中具有至少基本上為條形輪廓的收縮。因此，可以比利用位置測(cè)量的范圍更好地利用磁體裝置的尺寸。
文檔編號(hào)G01D5/14GK1735791SQ200380108441
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月8日
發(fā)明者S·布茨曼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司