CN104169686B - 包括磁体和霍尔效应探针的传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器(20)，包括：霍尔效应探针(20)，仅通过其连接销(22)紧固且包括传感元件(23)；磁体(30)，包括具有基部(31)的腔体(32)，且传感元件(23)容纳在该腔体中；具有轴线(34)的柱形孔(33)，该柱形孔从所述基部(31)朝向磁体(30)内侧延伸，霍尔效应探针能够在腔体(32)内移动。

Description

包括磁体和霍尔效应探针的传感器

技术领域

本发明涉及包括磁体和霍尔效应探针的传感器，且意图检测移动金属物体是否在霍尔效应探针前方，且还涉及用于这种传感器的磁体。

背景技术

为了检验移动金属物体的存在，已知使用包括联接至霍尔效应探针的磁体的传感器。

这样的传感器例如用于检测变速箱的爪形离合器的轴线的位置，或凸轮轴的位置。图1示出曲线10，其表示磁感应强度变化作为移动物体关于霍尔效应探针的位置的函数。磁感应强度的值在移动物体远离霍尔效应探针移动时减小。

当前，特别是机动车辆的制造商要求移动物体关于霍尔效应探针的位置自传感器起动时被确定。该功能称为TPO(真实开启)。

该功能由此使得可以确定在起动时移动物体是否面向霍尔效应探针。为此，磁感应强度临界值12在工厂中设定。

由此，当传感器起动时，如果由霍尔效应探针检测到的磁感应强度的值高于临界值12，这被解释为移动物体面向霍尔效应探针。相反，如果当传感器起动时，由霍尔效应探针检测到的磁感应强度的值低于临界值12，这被解释为移动物体没有面向霍尔效应探针。

随着传感器的寿命，可发生的是，霍尔效应探针相对于磁体移动，且然后磁感应强度值改变。曲线14是表示在霍尔效应探针移动之后的磁感应强度的变化的曲线。

如图1所示，在霍尔效应探针移动之后不再达到临界值12，且TPO功能不再满足。

为了解决该问题，已知的实践是将霍尔效应探针紧固在传感器中，且因此使得霍尔效应探针相对于磁体不移动。该紧固例如通过将树脂铸入在传感器中执行，由此环绕霍尔效应探针。

这样的方案具有其他缺点。例如，霍尔效应探针的紧固由于霍尔效应探针中(特别是焊道位置处)的热膨胀导致机械应力的出现。此外，树脂的布置是麻烦的，且要求使用适当机器。

自文献US 5 637 995，已知由包括传感元件的探针、永磁体、外壳和罩构成的传感器。永磁体具有凹部和通孔，该通孔沿永磁体的中央轴线延伸。通孔与凹部连通。探针沿通孔延伸到凹部中，传感元件容纳在凹部的位置处。永磁体和探针通过外壳和罩保持在位。探针在磁体中保持在位，以便永久地与罩接触。

发明内容

本发明的目的是提出一种包括磁体和霍尔效应探针的传感器，其不具有现有技术的缺点。

为此，提出一种传感器，其包括：

-霍尔效应探针，包括传感元件，

-磁体，包括具有底部的凹部，且传感元件容纳在其中，磁体还包括具有轴线的柱形孔，该柱形孔从所述底部延伸到磁体内侧，

霍尔效应探针可在凹部内移动。

柱形孔使得可以降低磁感应强度，特别是使得后者在霍尔效应探针的传感元件的位置处达到大约为0高斯的值。

柱形孔可具有圆形横截面。

凹部的底部可限定横向平面，特别地垂直于柱形孔的轴线。

霍尔效应探针可容纳在凹部中。

该平面可形成用于霍尔效应探针沿柱形孔的轴线的运动的端部止档件。

换句话说，在凹部内的霍尔效应探针的移动可不涉及其在柱形孔内的移动。

在其在凹部内的移动期间，探针可保持在孔外侧。垂直于探针的柱形孔的轴线测量的尺寸特别地大于垂直于柱形孔轴线的柱形孔的尺寸。

探针的运动可排他地在孔之外发生。

有利地，霍尔效应探针没有容纳在柱形孔中，甚至没有部分地容纳在柱形孔中。

有利地，柱形孔是一端不通的，即，孔沿其轴线的仅一个端部敞开，而另一端部关闭。

凹部可经由两个孔口敞开到磁体外侧，所述两个孔口平行于孔的轴线设置。这些孔口可制造在孔中或不制造在其中。

柱形孔可经由两个孔口敞开到磁体外侧，所述两个孔口平行于孔的轴线设置。

由于这些孔口，可避免与孔的轴线平行且围绕所述孔设置的磁体的薄壁的存在。

孔口可绕孔的轴线直径上相对。

在本发明的示例性实施例中，孔是一端不通的，且经由两个孔口敞开到磁体外侧，所述两个孔口平行于所述孔的轴线设置。换句话说，根据本发明的该示例性实施例，孔沿其轴线的一个端部是关闭的，两个孔口制造在所述轴线的每侧上，孔口特别地直径上相对。

有利地，磁体的尺寸使得，在霍尔效应探针移动期间，由传感元件感知的磁感应强度值保持大体恒定。

磁体的尺寸特别地使得，在霍尔效应探针运动期间由传感元件感知的磁感应强度的变化不可使表示磁场的曲线关于相应TPO的临界值运动。TPO功能因此保持为可操作。

换句话说，磁体的尺寸可使得，在霍尔效应探针的移动的容差范围内，由传感元件感知的磁感应强度值保持大体恒定。

由此，则不是必须用树脂紧固霍尔效应探针，且因此没有在霍尔效应探针上出现机械应力，且TPO功能保持为可操作的。

凹部可具有平行六面体形状。探针则可具有允许其被接收在凹部中的形状。

传感器可包括支撑件，霍尔效应探针可紧固到该支撑件，例如仅通过连接引线。

这些引线可以是柔性的，且探针的连接引线的该柔性可允许探针在凹部中移动。

磁体和霍尔效应探针每个可直接或以其他方式链接至同一个支撑件。磁体和霍尔效应探针可每个连结到该同一支撑件上。该支撑件可以是传感器的外壳。

磁体和霍尔效应探针可没有刚性地地联接在一起，与树脂被用于使磁体相对于霍尔效应探针不动的情况相反。

磁体和霍尔效应探针可由此均被链接至同一个支撑件，而不是磁体和霍尔效应探针被刚性地联接到一起。

霍尔效应探针能够沿平行于孔的轴线的方向移动和/或沿垂直于所述轴线的平面在凹部中移动。

本发明还提出一种用于根据前述实施例的一个的传感器的磁体，所述磁体具有凹部，该凹部具有底部且意图容纳霍尔效应探针的传感元件，且该磁体还包括柱形孔，该柱形孔具有轴线且从所述底部延伸到磁体内侧。

有利地，柱形孔是一端不通的。

附图说明

本发明的上述特征以及其他特征将在阅读示例性实施例的以下描述时变得更加清晰可见，所述参考附图给出，在附图中：

图1示出现有技术的传感器的磁场中的变化的曲线，

图2示出根据本发明的传感器的所谓正视图，

图3是图2的传感器的俯视图，

图4是用于图2的传感器的磁体的正视图，

图5是图4的磁体的侧视图，和

图6示出用于根据本发明的传感器的磁场的曲线。

具体实施方式

图2示出根据本发明的传感器20的正视图，图3是传感器20的俯视图。传感器20包括磁体30和霍尔效应探针21。

传感器20还包括基部(但没有示出)，磁体30紧固在其上。霍尔效应探针21包括传感元件23，且其通过其连接引线22紧固到印刷电路板(未示出)上或凸片上。印刷电路板本身紧固到基部上，该基部可形成保护外壳，磁体30、霍尔效应探针21和印刷电路板容纳在其中。

磁体30具有带底部31的敞开凹部32，霍尔效应探针21和更特别地传感元件23容纳在其中。

在所示例子中，凹部32具有平行六面体的形状，其通过底部31限制，且在与底部31相对的面上敞开。平行六面体沿其两个另外的平行面通过磁体30限制，且沿所述两个剩下的平行面敞开。

霍尔效应探针21沉入到凹部32中。磁体30的一部分面朝霍尔效应探针21的两个平行边缘。

磁体30还具有柱形孔33，该柱形孔具有轴线34，且从底部31延伸到磁体30的内侧。轴线34垂直于底部31，即垂直于霍尔效应探针21延伸所沿的平面。

柱形孔33是一端不通的。孔33的尺寸可取决于磁体30的尺寸，特别是其沿轴线34的尺寸，且取决于沿垂直于该轴线34的平面的尺寸，和/或取决于凹部32的尺寸。

磁体30关于通过轴线34的平面的一个大体对称。

当传感器20被组装时，传感元件23的优选位置使得传感元件23容纳在凹部32中，且定位在轴线34上。

霍尔效应探针21没有通过树脂紧固。在所示例子中，其仅通过其连接引线22紧固，该连接引线经由平行六面体的两个剩下的敞开面的一个离开凹部32。霍尔效应探针21因此可在优选位置附近相对于磁体30在容差范围内移动。容差范围通过部件的质量容差、在部件在其之间的组装容差和随传感器20寿命发生的移动而限定。

传感元件23由此可在凹部32中沿与轴线34平行的第一方向移动和沿与底部31平行的平面绕轴线34移动。底部31的长度特别地被确定为允许霍尔效应探针21的引入，且限制霍尔效应探针21在凹部32中移动。

磁体30的尺寸使得，在霍尔效应探针21移动期间由传感元件23感知的磁感应强度的变化不可使表示磁场的曲线关于相应TPO的临界值移动。TPO功能因此保持为可操作。

换句话说，磁体30的尺寸使得，在霍尔效应探针21的移动的容差范围内，由传感元件23感知的磁感应强度值保持大体恒定。

由此，不是必须用树脂紧固霍尔效应探针21，且因此没有在霍尔效应探针21上出现机械应力，且TPO功能保持为可操作的。

图6是显示通过传感元件23感知的磁感应强度的图表，其是传感元件23沿轴线34的位置的函数。

横坐标轴线的零点对应于传感元件23的理论位置，如其在传感器20的设计期间已经被设计的，即，当传感元件23在轴线34上时，且当霍尔效应探针21在凹部32的底部时。横坐标轴线的每个刻度对应于0.5mm。由于其保持在容差范围内的可行的运动，霍尔效应探针21的实际位置从0mm(在凹部32的底部处的位置)至-0.5mm(从凹部32的底部偏离的位置)变化。

纵坐标轴线的零点对应于0G。纵坐标轴线的每个刻度对应于500G。

曲线61对应于由现有技术的传感器的霍尔效应探针的传感元件感知的磁感应强度。

曲线62对应于根据本发明的传感器20的霍尔效应探针21的传感元件23感知的磁感应强度。

在现有技术的传感器的情况下，在传感元件的运动范围内的磁感应强度的变化大约为300G。

在根据本发明的传感器30的情况下，在传感元件23的运动范围内的磁感应强度的变化为10G量级。

磁体30例如通过模制获得。在变体中，磁体是压缩、烧结或机加工磁体。

在霍尔效应探针21时来自INFINEON的探针且具有标准TLE 498x的情况下，图4和图5以正视图和俯视图示出磁体30的特定实施例。

磁体30由5.5mm高度(沿轴线34测量)的块构成。块是定心在轴线34上的直径为10mm的柱体的一部分。柱体通过关于轴线34对称的两个平行面限定。两个平面之间的距离是4.92mm。

凹部32具有定心在轴线34上且垂直于限制柱体的平面的矩形形状。底部31的平行于平面的长度是5.47mm，且底部31的垂直于平面的宽度是4.92mm。凹部32的平行于轴线34的高度是1.08mm。

柱形孔33具有4.9mm的直径，和相对于底部31的1.75mm的高度(沿轴线34测量)。在所考虑的例子中，限制柱形孔33的壁经由缝隙敞开到限定柱体的每个平面上，该缝隙垂直于所述平面且具有在轴线34每侧对称地分布的2.6mm宽度。

当然，本发明没有限制于所述和所示例子和实施例，但对本领域技术人员可获得的许多变体开放。

Claims (11)

1.一种传感器(20)，包括：

-霍尔效应探针(21)，包括传感元件(23)，

-磁体(30)，包括具有底部(31)的凹部(32)，且其中传感元件(23)容纳在其中，磁体还包括具有轴线(34)的柱形孔(33)，该柱形孔从所述底部(31)延伸到磁体(30)内侧，

霍尔效应探针可在凹部(32)内移动，其中，所述凹部(32)的底部限定横向平面，所述横向平面形成用于所述霍尔效应探针(21)沿柱形孔(33)的轴线的运动的端部止档件。

2.如权利要求1所述的传感器(20)，其中所述柱形孔(33)具有圆形横截面。

3.如权利要求1或2所述的传感器(20)，其中，所述横向平面垂直于所述柱形孔(33)的轴线。

4.如权利要求1或2所述的传感器(20)，其中所述探针的运动排他地在柱形孔(33)之外发生。

5.如权利要求1或2所述的传感器(20)，其中所述柱形孔(33)是一端不通的。

6.如权利要求1或2所述的传感器(20)，其中所述磁体(30)的尺寸使得，在霍尔效应探针(21)的运动期间，由传感元件(23)感知的磁感应强度值保持大体恒定。

7.如权利要求1或2所述的传感器(20)，其中所述凹部(32)具有平行六面体形状。

8.如权利要求1或2所述的传感器(20)，其中所述磁体(30)和霍尔效应探针(21)没有被刚性地连接。

9.如权利要求1或2所述的传感器(20)，其中所述霍尔效应探针(21)能够沿平行于柱形孔(33)的轴线(34)的方向移动和/或沿垂直于所述轴线(34)的平面移动。

10.如权利要求9所述的传感器(20)，其中所述霍尔效应探针(21)排他地沿垂直于所述轴线(34)的平面移动。

11.如权利要求1或2所述的传感器，其包括支撑件，且所述磁体(30) 和霍尔效应探针(21)均连接到该支撑件。