專(zhuān)利名稱(chēng)：感應(yīng)式路徑測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)式路徑測(cè)量裝置，所述路徑測(cè)量裝置具有傳感器線(xiàn)圈；柱塞，其可相對(duì)于傳感器線(xiàn)圈移動(dòng)；補(bǔ)償線(xiàn)圈，其布置成與傳感器線(xiàn)圈同軸并與傳感器線(xiàn)圈串聯(lián)連接，以補(bǔ)償外部磁場(chǎng)在傳感器線(xiàn)圈中感生的噪聲電壓；測(cè)量電路，其用于根據(jù)柱塞的路徑來(lái)測(cè)量傳感器線(xiàn)圈和補(bǔ)償線(xiàn)圈的電感；以及電子處理和控制單元，用于根據(jù)所測(cè)量的電感來(lái)計(jì)算柱塞已行進(jìn)的路徑。確切地說(shuō),本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車(chē)輛的擋位傳感器(gear sensor)中的路徑測(cè)量
>J-U裝直。
背景技術(shù)：
WO 2010/006781 Al描述了一種擋位傳感器(gear sensor),用于檢測(cè)變速器當(dāng)前的擋位。在此傳感器中，柱塞以機(jī)械方式連接到相對(duì)于變速器的換擋軸彈性偏置的止動(dòng)部件，并檢查形成于換擋軸上的換擋釋放件(selector relief)。因此,換擋軸移動(dòng)會(huì)轉(zhuǎn)變成柱塞的軸向移動(dòng)，這種移動(dòng)可以通過(guò)測(cè)量裝置進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)所測(cè)量的柱塞路徑，可(例如)檢測(cè)變速器是處于空擋位、倒擋位還是前進(jìn)擋位，因?yàn)檫@些擋位分別對(duì)應(yīng)換擋釋放件的不同高度。 在感應(yīng)式路徑測(cè)量裝置中，柱塞具有相對(duì)較高的磁導(dǎo)率，因此傳感器線(xiàn)圈的電感關(guān)鍵取決于柱塞穿入傳感器線(xiàn)圈的深度。由此，可根據(jù)電感的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定柱塞已行進(jìn)的路徑。但是，當(dāng)此路徑測(cè)量裝置用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，所述路徑測(cè)量裝置可能會(huì)受到在車(chē)輛中的其他位置所形成的磁場(chǎng)影響。在車(chē)輛變速器的某些安裝條件受到限制時(shí)，充分屏蔽外部磁場(chǎng)可能較為困難和繁瑣，但如果沒(méi)有充分屏蔽這些外部磁場(chǎng)，則存在一定風(fēng)險(xiǎn)，即外部磁場(chǎng)會(huì)在傳感器線(xiàn)圈中感生電壓，因此可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成折損。DE 103 20 716 Al描述了上述類(lèi)型的感應(yīng)式測(cè)量裝置，其中此類(lèi)干擾影響由補(bǔ)償線(xiàn)圈抑制。補(bǔ)償線(xiàn)圈設(shè)置在傳感器線(xiàn)圈附近，具有與傳感器線(xiàn)圈相同的匝數(shù)和相同的尺寸，但纏繞方向相反。由于外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)可視為基本上均勻的磁場(chǎng)，因此，此磁場(chǎng)在傳感器線(xiàn)圈中感生的電壓由補(bǔ)償線(xiàn)圈中感生的絕對(duì)值相等但極性相反的電壓進(jìn)行補(bǔ)償。另一方面，由于補(bǔ)償線(xiàn)圈與傳感器線(xiàn)圈發(fā)生磁性去耦，因此兩個(gè)線(xiàn)圈的電感不會(huì)相互抵消，而是會(huì)相力口。另外，補(bǔ)償線(xiàn)圈距離柱塞較遠(yuǎn)，因此，其電感便不會(huì)受到柱塞移動(dòng)的影響，或者至少與傳感器線(xiàn)圈的電感相比，受影響的程度明顯較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提高感應(yīng)式測(cè)量裝置的精確度。根據(jù)本發(fā)明，此目標(biāo)可通過(guò)以下特征實(shí)現(xiàn)，即處理和控制單元經(jīng)配置以根據(jù)所測(cè)量的柱塞路徑來(lái)更改補(bǔ)償線(xiàn)圈的電路配置。通過(guò)此特征，本發(fā)明會(huì)考慮以下內(nèi)容，即柱塞將因其磁導(dǎo)率而使外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)畸變。該畸變會(huì)使傳感器線(xiàn)圈和補(bǔ)償線(xiàn)圈中因外部產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生時(shí)變而感生的電壓的比率改變，具體取決于柱塞的位置。根據(jù)本發(fā)明，補(bǔ)償線(xiàn)圈的電路配置可根據(jù)所測(cè)量的柱塞路徑進(jìn)行修改，這樣，即使在柱塞位置改變時(shí)，所感生的電壓也將基本上相互抵消。關(guān)于本發(fā)明在進(jìn)一步提高精確度方面的有用細(xì)節(jié)和進(jìn)一步發(fā)展，所附權(quán)利要求進(jìn)行了說(shuō)明。例如，對(duì)電路配置進(jìn)行的更改包括修改補(bǔ)償線(xiàn)圈的阻尼，或使補(bǔ)償線(xiàn)圈中的一些繞線(xiàn)發(fā)生短路。在優(yōu)選實(shí)施例中，與傳感器線(xiàn)圈相比，補(bǔ)償線(xiàn)圈環(huán)繞的區(qū)域更大，且另一方面，具有的匝數(shù)更少。此測(cè)量的主要優(yōu)勢(shì)在于，補(bǔ)償線(xiàn)圈的電感變小，因?yàn)殡姼信c匝數(shù)的平方成比例。路徑測(cè)量原則的依據(jù)是，分別對(duì)傳感器線(xiàn)圈 的電感以及整個(gè)線(xiàn)圈系統(tǒng)的電感進(jìn)行的檢測(cè)。但是，由于補(bǔ)償線(xiàn)圈的電感不會(huì)或幾乎不受到柱塞移動(dòng)的影響，因此不會(huì)增加測(cè)量系統(tǒng)靈敏度，而是只增加系統(tǒng)的總電感。因此，如果與傳感器線(xiàn)圈的電感相比，補(bǔ)償線(xiàn)圈的電感盡可能小，則測(cè)量精確度會(huì)變高。較佳的情況是，傳感器線(xiàn)圈被套管緊密環(huán)繞，所述套管由具有較高磁導(dǎo)率的材料制成，例如，鐵磁材料。此套管可使原來(lái)均勻的外部磁場(chǎng)發(fā)生有利的畸變。一方面，傳感器線(xiàn)圈通過(guò)此套管在一定程度上被屏蔽，從而使傳感器線(xiàn)圈中感生的電壓變小。由于與傳感器線(xiàn)圈相比，補(bǔ)償線(xiàn)圈環(huán)繞的區(qū)域更大，從而半徑更大，因此，補(bǔ)償線(xiàn)圈的繞線(xiàn)主要在套管半徑外，這樣套管會(huì)將外部磁場(chǎng)集中到補(bǔ)償線(xiàn)圈中，從而在補(bǔ)償線(xiàn)圈中感生相應(yīng)較高的電壓。為了使感生的電壓進(jìn)一步彼此抵消，可能且必需不同程度地減少補(bǔ)償線(xiàn)圈的匝數(shù)，從而進(jìn)一步減小補(bǔ)償線(xiàn)圈的電感。


現(xiàn)在將結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)例，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)式路徑測(cè)量裝置的線(xiàn)圈布置的軸向截面圖；圖2是路徑測(cè)量裝置的電路圖；圖3是用于說(shuō)明磁屏蔽作用的簡(jiǎn)圖；以及圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的具有路徑測(cè)量裝置的變速傳感器。
具體實(shí)施例方式圖I所示為線(xiàn)圈布置10，其具有圓柱形傳感器線(xiàn)圈12、空心線(xiàn)圈(在本例中)，以及同樣為圓柱形的補(bǔ)償線(xiàn)圈14。傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14采用同軸方式、相互間隔特定的距離纏繞在由非磁性材料制成的共用載體16上。在傳感器12與補(bǔ)償線(xiàn)圈14相對(duì)的那端，所示為鐵磁柱塞18的一端，所述柱塞18在線(xiàn)圈布置的軸向方向上移動(dòng)，而且穿入傳感器線(xiàn)圈12特定距離Smax，如圖I中的虛線(xiàn)所示。柱塞18影響傳感器線(xiàn)圈12的電感，這樣，通過(guò)測(cè)量此電感，就可測(cè)量柱塞18從原始位置，即圖I中所示的實(shí)線(xiàn)，行進(jìn)到傳感器線(xiàn)圈的內(nèi)部的路徑。傳感器12環(huán)繞特定的環(huán)形區(qū)域Al。補(bǔ)償線(xiàn)圈14的匝位于傳感器線(xiàn)圈12的匝徑向向外的位置，且由此環(huán)繞較大的區(qū)域A2。另一方面，與傳感器線(xiàn)圈12相比，補(bǔ)償線(xiàn)圈14的匝數(shù)更少。在所示實(shí)例中，補(bǔ)償線(xiàn)圈14的長(zhǎng)度也更小。但有利的情況是，纏繞成補(bǔ)償線(xiàn)圈14的金屬線(xiàn)具有比傳感器線(xiàn)圈12所使用的金屬線(xiàn)大的截面，因?yàn)檫@會(huì)減小補(bǔ)償線(xiàn)圈14的歐姆電阻。區(qū)域Al和A2以及兩個(gè)線(xiàn)圈的匝數(shù)適應(yīng)彼此，從而當(dāng)線(xiàn)圈布置10設(shè)置在時(shí)變均勻磁場(chǎng)中時(shí)，一方面在傳感器線(xiàn)圈12中感生的電壓以及另一方面在補(bǔ)償線(xiàn)圈14中感生的電壓具有相等的絕對(duì)量。
傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14串聯(lián)連接并纏繞起來(lái)，從而使感生的電壓相互抵消。這樣，當(dāng)未提供磁屏蔽或此類(lèi)屏蔽不完整時(shí)，測(cè)量裝置對(duì)外部磁場(chǎng)相對(duì)不太敏感。鑒于傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14之間的軸向距離，這兩個(gè)線(xiàn)圈發(fā)生磁性去耦，因此，其電感就不會(huì)相互抵消，而是基本上彼此相加。在任何情況下，在此處所示布置中，與傳感器線(xiàn)圈12的電感相比，補(bǔ)償線(xiàn)圈14的電感非常小。此外，在此布置中，補(bǔ)償線(xiàn)圈14的電感幾乎不受柱塞18移動(dòng)的影響。因此，對(duì)兩個(gè)線(xiàn)圈進(jìn)行完全磁解耦較為有利，但并不強(qiáng)制。圖2所示為測(cè)量電路20，其用于測(cè)量傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14所構(gòu)成的線(xiàn)圈布置的總電感。電阻器22與傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14串聯(lián)連接，且直流電壓源26的電壓可通過(guò)電子控制的開(kāi)關(guān)24施加于該串聯(lián)連接。電壓接通時(shí)，由于這些線(xiàn)圈存在電感，因此該電壓只會(huì)形成在所述兩個(gè)線(xiàn)圈兩端。隨后，流經(jīng)線(xiàn)圈的電流逐漸增大，直到其到達(dá)飽和值為止。此電流導(dǎo)致電阻器22發(fā)生壓降?？稍陔娮杵?2和傳感器線(xiàn)圈12之間的某點(diǎn)處檢測(cè)到電壓，并將其施加于電子處理和控制單元28。在所述電子處理和控制單元28中，可將電壓數(shù)字化，并進(jìn)行進(jìn)一步處理和/或存儲(chǔ)。具體而言，通過(guò)此方法可檢測(cè)電流是否已經(jīng)到達(dá)恒定飽和值，所述飽和值具體取決于線(xiàn)圈12、14和電阻器22的歐姆電阻以及電壓源26的內(nèi)部電阻，而且可檢測(cè)電流到達(dá)該飽和值的時(shí)間。當(dāng)達(dá)到此飽和條件時(shí)，處理和控制單元28使開(kāi)關(guān)24斷開(kāi)。由此，線(xiàn)圈與電壓源26斷開(kāi)連接，并發(fā)生短路。由于線(xiàn)圈存在感應(yīng)率，因此仍有電流流動(dòng)，且此電流隨著由總電感決定的時(shí)間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律衰減。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)24的同時(shí)，處理和控制單元28開(kāi)始計(jì)時(shí)。在比較器30中，將表示流經(jīng)線(xiàn)圈的電流的電阻器22的壓降與由電阻器32所構(gòu)成的分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)的固定電壓值進(jìn)行比較。一旦電阻器22的壓降降低到參考值，那么比較器30將發(fā)送信號(hào)以使處理和控制單元28停止計(jì)時(shí)。線(xiàn)圈12、14的總電感隨后可根據(jù)所測(cè)量的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。已知總電感和柱塞18所行進(jìn)的路徑之間的關(guān)系，可根據(jù)電感計(jì)算柱塞18的路徑。此后，新的測(cè)量循環(huán)開(kāi)始。例如，實(shí)際上，每秒可執(zhí)行100次測(cè)量循環(huán)。上述電感的測(cè)量不可避免地產(chǎn)生測(cè)量誤差A(yù)L。這導(dǎo)致所測(cè)量的路徑產(chǎn)生相應(yīng)的測(cè)量誤差A(yù)S。在第一近似值中，路徑S和電感L之間的關(guān)系可表示為以下等式L = L0+a*S(I)在此等式中，a是常數(shù)，且Ltl是“閑置電感”(idle inductance)，即線(xiàn)圈12、14在柱塞18最大程度地從傳感器線(xiàn)圈12中抽離時(shí)(S = 0)的總電感。實(shí)際上，要對(duì)布置進(jìn)行選擇，以使閑置電感基本等于兩個(gè)線(xiàn)圈在柱塞18根本不存在時(shí)的總電感。對(duì)于柱塞的路徑，等式(I)推導(dǎo)出S = (L-L0) /a(2)路徑測(cè)量的測(cè)量誤差A(yù) S表示如下AS= (dS/dL)*AL= A L/a (3)但是，更能說(shuō)明測(cè)量裝置質(zhì)量的是相對(duì)測(cè)量誤差A(yù)S/S。表示如下
AS/S = A L/ (L-L0)(4)從等式⑷中可看出，Ltl應(yīng)盡可能小，以便使相關(guān)測(cè)量誤差盡可能小(尤其是在S的值較小時(shí))。L0由兩個(gè)線(xiàn)圈12、14的閑置電感組成。傳感器線(xiàn)圈12的閑置電感無(wú)法降低，因?yàn)樵摼€(xiàn)圈必須具有特定的電感，以便于能夠完全實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程。但是，圖I所示的線(xiàn)圈布置的幾何結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償線(xiàn)圈14的電感明顯小于傳感器線(xiàn)圈12的閑置電感。相應(yīng)地，路徑測(cè)量的精確度會(huì)提高。通過(guò)使用鐵磁套管34緊密環(huán)繞傳感器線(xiàn)圈12，可進(jìn)一步提高測(cè)量精確度，如圖I所示。該套管34的作用在于，使可在傳感器線(xiàn)圈12中感生噪聲電壓的原本均勻的外部磁場(chǎng)畸變，這樣，該電壓可通過(guò)補(bǔ)償線(xiàn)圈14在其電感被進(jìn)一步降低后進(jìn)行補(bǔ)償。該作用在圖3中已進(jìn)行說(shuō)明。在圖3中，除了傳感器線(xiàn)圈12、補(bǔ)償線(xiàn)圈14和套管34外，還圖示了磁場(chǎng)的場(chǎng)線(xiàn)36，該磁場(chǎng)是在遠(yuǎn)程源上產(chǎn)生的，由此，當(dāng)套管34不存在時(shí)，所述磁場(chǎng)在測(cè)量裝置的位置處通常是均勻的。由于只有磁場(chǎng)與線(xiàn)圈軸平行的那部分與傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14中電壓的感應(yīng)相關(guān)，因此，在不失一般性的前提下，本文可假定，磁場(chǎng)定位成與線(xiàn)圈軸平行。場(chǎng)線(xiàn)36的形狀顯示了套管34使場(chǎng)畸變的方式。一方面，此畸變的作用在于，減少通過(guò)傳感器線(xiàn)圈12的磁通量。根據(jù)磁場(chǎng)的時(shí)變感生的噪聲電壓相應(yīng)降低。套管34的外徑小于補(bǔ)償線(xiàn)圈14的內(nèi)徑。由此，場(chǎng)的畸變還具有以下作用使磁場(chǎng)被“吸入”補(bǔ)償線(xiàn)圈14中，這樣通過(guò)補(bǔ)償線(xiàn)圈的磁通量相應(yīng)增加。補(bǔ)償線(xiàn)圈中感生的電壓相應(yīng)增加。兩種作用導(dǎo)致的結(jié)果是，對(duì)傳感器線(xiàn)圈12中感生的電壓進(jìn)行完全補(bǔ)償可通過(guò)補(bǔ)償線(xiàn)圈14實(shí)現(xiàn)，其中補(bǔ)償線(xiàn)圈14的匝數(shù)，且因此電感進(jìn)一步減少。本發(fā)明的測(cè)量裝置的可能應(yīng)用在圖4中已說(shuō)明。該圖所示為所謂的止動(dòng)螺桿38的軸向截面，所述止動(dòng)螺桿38由金屬制成，且具有擰入變速箱(未圖示)箱壁的外部帶螺紋的部分40，所述止動(dòng)螺桿用于將變速器的換擋軸固定在相應(yīng)所選擇的擋位上。為此，止動(dòng)部件44通過(guò)滾珠軸承42支撐在止動(dòng)螺桿中，以便在所述止動(dòng)螺桿中軸向移動(dòng)。在從止動(dòng)螺桿中伸出的端上，止動(dòng)部件44具有止動(dòng)滾珠46,止動(dòng)滾珠46由較低的摩擦力支撐,并檢查換擋軸(未圖示)的換擋釋放件(selector relief)。彈簧48使止動(dòng)部件相對(duì)于換擋釋放件偏置。當(dāng)?shù)竭_(dá)所需擋位時(shí)，止動(dòng)壁46從而將陷入換擋軸的相應(yīng)止動(dòng)凹口(detentpit)中。連接到止動(dòng)螺桿相對(duì)端的是塑料外殼48，其容納本發(fā)明的感應(yīng)式測(cè)量裝置。線(xiàn)圈布置10用虛線(xiàn)表示。測(cè)量電路20也集成于外殼48中，且由此產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)通過(guò)觸點(diǎn)50傳輸?shù)酵獠俊Ｖ?8連接到止動(dòng)部件44的頂端。對(duì)于不同的擋位，換擋軸的止動(dòng)凹口具有不同的深度。由于這些凹口的深度確定了止動(dòng)部件44的位置，且由此還確定了可使用測(cè)量裝置測(cè)量的柱塞18的位置，因此可確定所選擇的擋位。當(dāng)通過(guò)帶螺紋的部分40將止動(dòng)螺桿38擰入變速箱中時(shí)，容納測(cè)量裝置的塑料外殼將位于變速箱外部。因此，測(cè)量裝置不會(huì)完全屏蔽外部磁場(chǎng)。當(dāng)柱塞18插入線(xiàn)圈布置10時(shí)，該柱塞也不會(huì)完全屏蔽外部磁場(chǎng)。由于柱塞由鐵磁材料制成，因此可導(dǎo)致外部磁場(chǎng)的畸變與圖3中套管34所造成的畸變類(lèi)似。但是，柱塞18所造成的場(chǎng)畸變會(huì)導(dǎo)致外部場(chǎng)逐漸集中在傳感器線(xiàn)圈12中，且柱塞穿入線(xiàn)圈的深度增加。嚴(yán)格地說(shuō)，傳感器線(xiàn)圈12中由外部磁場(chǎng)感生的噪聲電壓因此取決 于柱塞18的路徑。為了通過(guò)補(bǔ)償線(xiàn)圈14實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲電壓的完全補(bǔ)償，補(bǔ)償線(xiàn)圈14的屬性由此應(yīng)適合于柱塞相應(yīng)的測(cè)量路徑。在圖2所示的電路中，這可通過(guò)阻抗網(wǎng)絡(luò)52實(shí)現(xiàn)，阻抗網(wǎng)絡(luò)52與補(bǔ)償線(xiàn)圈14并聯(lián)連接。該阻抗網(wǎng)絡(luò)52具有若干個(gè)阻抗元件，其可通過(guò)處理和控制單元28所傳遞的命令來(lái)接通和斷開(kāi)。這樣，補(bǔ)償線(xiàn)圈14會(huì)發(fā)生不同程度的阻尼，具體取決于柱塞的路徑。當(dāng)柱塞18穿入傳感器線(xiàn)圈12較深時(shí)，補(bǔ)償線(xiàn)圈14的阻尼降低或完全消除，從而感生相應(yīng)較高的補(bǔ)償電壓。但是，當(dāng)柱塞18進(jìn)一步從傳感器線(xiàn)圈12中抽離時(shí)，柱塞的位置由處理和控制單元28進(jìn)行測(cè)量，且補(bǔ)償線(xiàn)圈14的阻尼增加，因而補(bǔ)償電壓的量減小，其中傳感器線(xiàn)圈12中感生的電壓因場(chǎng)畸變減弱而減小。這樣，對(duì)于柱塞18所處的任何位置，均可實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲電壓幾乎完全的補(bǔ)償。在一個(gè)替代方案中，適應(yīng)性補(bǔ)償可通過(guò)將補(bǔ)償線(xiàn)圈14接在一個(gè)或多個(gè)位置上來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣，根據(jù)柱塞18的位置，補(bǔ)償線(xiàn)圈中會(huì)有或多或少量的繞線(xiàn)發(fā)生短路。當(dāng)測(cè)量裝置安裝在機(jī)動(dòng)車(chē)輛的止動(dòng)螺桿38中時(shí)，當(dāng)機(jī)動(dòng)車(chē)輛行駛時(shí)，變速器的溫度，且因此柱塞18的溫度可在相對(duì)較大的范圍內(nèi)變動(dòng)。根據(jù)柱塞18所選用的鐵磁材料，該柱塞的磁導(dǎo)率還將產(chǎn)生較小或較大的變化。當(dāng)將所測(cè)量的電感轉(zhuǎn)換成柱塞相應(yīng)的路徑時(shí)，處理和控制單元28應(yīng)考慮這一影響。但由于直接測(cè)量柱塞18的溫度較為困難，因此在本文所提出的測(cè)量裝置中，會(huì)在線(xiàn)圈布置10至少靠近柱塞18的位置處測(cè)量溫度。但是，當(dāng)止動(dòng)螺桿38安裝在變速箱中時(shí)，該止動(dòng)螺桿位于變速箱中的那端的溫度通常要比其向外的那端溫度高。因此，在止動(dòng)螺桿38的長(zhǎng)度上將呈現(xiàn)特定的溫度梯度，因而在線(xiàn)圈布置10的內(nèi)部測(cè)量出的溫度不同于柱塞18的溫度。然而，為了能夠相對(duì)準(zhǔn)確地確定柱塞18的溫度，在本文所提出的測(cè)量裝置中，在與柱塞18相距不同距離的兩點(diǎn)處測(cè)量線(xiàn)圈布置內(nèi)的溫度。隨后，可根據(jù)兩個(gè)溫度值計(jì)算出溫度梯度，從而可推導(dǎo)出柱塞18的溫度。為了進(jìn)行溫度測(cè)量，圖I所示的測(cè)量電路利用傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14的繞線(xiàn)的歐姆電阻也取決于溫度這一事實(shí)，從而使用這些線(xiàn)圈作為溫度傳感器。如上所述，處理和控制單元28檢測(cè)電阻器22和傳感器線(xiàn)圈12之間的電壓，從而測(cè)量在開(kāi)關(guān)24斷開(kāi)不久前流經(jīng)線(xiàn)圈布置的飽和電流。這樣，就可獲得兩個(gè)線(xiàn)圈的歐姆電阻總和值。此外，如圖2所示，還檢測(cè)到傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14之間某點(diǎn)處的電壓，并將其施加給處理和控制單元28。因此，還可測(cè)量補(bǔ)償線(xiàn)圈14中的壓降，只要恒定飽和電流流動(dòng)，所述壓降便與該線(xiàn)圈的歐姆電阻成比例。這樣，就可在處理和控制單元28中獲得兩個(gè)線(xiàn)圈的歐姆電阻的實(shí)際值。根據(jù)這些值，可計(jì)算出相應(yīng)線(xiàn)圈的溫度，以及溫度梯度和柱塞18的溫度外推值。 根據(jù)此外推值，處理和控制單元28選擇相應(yīng)的函數(shù)以表示所測(cè)量的電感L與柱塞的路徑S之間的關(guān)系。例如，在等式(I)給定的近似值中，因數(shù)a是根據(jù)柱塞的估計(jì)溫度來(lái)選擇的。當(dāng)然，在確定柱塞18的溫度外推值時(shí)，也可考慮柱塞相對(duì)于線(xiàn)圈布置10的實(shí)際位置，而且還可考慮柱塞處于該位置的持續(xù)時(shí)間。因此，例如，也可考慮以下情況，即當(dāng)柱塞18在其最大程度地穿入傳感器線(xiàn)圈12的位置長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí)，所述柱塞18將冷卻到一定程度。通常，可創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型來(lái)說(shuō)明止動(dòng)螺桿38內(nèi)的溫度分布曲線(xiàn)。根據(jù)此模型，可根據(jù)所測(cè)量的傳感器線(xiàn)圈12和補(bǔ)償線(xiàn)圈14的溫度，計(jì)算出變速箱內(nèi)的溫度和變速箱外部環(huán)境中的溫度，以及根據(jù)止動(dòng)螺桿38的長(zhǎng)度創(chuàng)建的溫度分布曲線(xiàn)，從而獲得柱塞18的溫度的 相對(duì)準(zhǔn)確的估算值。對(duì)于給定的變速箱，此數(shù)學(xué)模型的參數(shù)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。
權(quán)利要求
1.一種感應(yīng)式路徑測(cè)量裝置，其具有傳感器線(xiàn)圈(12);柱塞(18)，其可相對(duì)于所述傳感器線(xiàn)圈移動(dòng)；補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)，其布置成與所述傳感器線(xiàn)圈(12)同軸并與所述傳感器線(xiàn)圈(12)串聯(lián)連接，以補(bǔ)償外部磁場(chǎng)在所述傳感器線(xiàn)圈(12)中感生的噪聲電壓；測(cè)量電路 (20)，其用于根據(jù)所述柱塞(18)的路徑來(lái)測(cè)量所述傳感器線(xiàn)圈和所述補(bǔ)償線(xiàn)圈的電感；以及電子處理和控制單元(28)，其用于根據(jù)所測(cè)量的電感來(lái)計(jì)算所述柱塞(18)已行進(jìn)的路徑，所述路徑測(cè)量裝置的特征在于，所述處理和控制單元(28)經(jīng)配置以根據(jù)所測(cè)量的所述柱塞(18)的路徑來(lái)更改所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)的電路配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的路徑測(cè)量裝置，其中阻抗網(wǎng)絡(luò)(52)與所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)并聯(lián)連接，且所述阻抗網(wǎng)絡(luò)經(jīng)配置以響應(yīng)于來(lái)自所述處理和控制單元(28)的命令，更改其阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的路徑測(cè)量裝置，其中所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)具有至少一個(gè)抽頭端，且所述處理和控制單元(28)經(jīng)配置以分流所述補(bǔ)償線(xiàn)圈的繞線(xiàn)中的至少一些繞線(xiàn)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的路徑測(cè)量裝置，其中與所述傳感器線(xiàn)圈相 t匕，所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)環(huán)繞的區(qū)域(A2)更大且具有的匝數(shù)更少。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的路徑測(cè)量裝置，其中所述傳感器線(xiàn)圈 (12)和所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)布置在共用載體(16)上，并構(gòu)成集成單元。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的路徑測(cè)量裝置，其中所述傳感器線(xiàn)圈 (12)被套管(34)緊密環(huán)繞，所述套管(34)由具有較高磁導(dǎo)率的材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的路徑測(cè)量裝置，其中所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)由特定的金屬線(xiàn)纏繞而成，所述金屬線(xiàn)的截面比纏繞成所述傳感器線(xiàn)圈(12)的金屬線(xiàn)的截面大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的路徑測(cè)量裝置，其中所述傳感器線(xiàn)圈(12)、所述補(bǔ)償線(xiàn)圈 (14)以及所述測(cè)量電路(20)容納在共用外殼(48)中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的路徑測(cè)量裝置，其中所述處理和控制單元 (28)經(jīng)配置以測(cè)量所述傳感器線(xiàn)圈(12)和/或所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)的歐姆電阻，并由此計(jì)算相應(yīng)線(xiàn)圈的溫度值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的路徑測(cè)量裝置，其中所述處理和控制單元(28)經(jīng)配置以計(jì)算所述傳感器線(xiàn)圈(12)和所述補(bǔ)償線(xiàn)圈(14)的溫度，并根據(jù)溫度之差來(lái)計(jì)算所述柱塞 (18)的溫度外推值，而且在根據(jù)所測(cè)量的電感計(jì)算路徑時(shí)，對(duì)所述柱塞(18)的溫度進(jìn)行修正。
全文摘要
一種感應(yīng)式路徑測(cè)量裝置，其具有傳感器線(xiàn)圈12；柱塞，其可相對(duì)于所述傳感器線(xiàn)圈移動(dòng)；補(bǔ)償線(xiàn)圈14，其布置成與所述傳感器線(xiàn)圈12同軸并與所述傳感器線(xiàn)圈12串聯(lián)連接，以補(bǔ)償外部磁場(chǎng)在所述傳感器線(xiàn)圈12中感生的噪聲電壓；測(cè)量電路20，其用于根據(jù)所述柱塞18的路徑來(lái)測(cè)量所述傳感器線(xiàn)圈和所述補(bǔ)償線(xiàn)圈的電感；以及電子處理和控制單元28，其用于根據(jù)所測(cè)量的電感來(lái)計(jì)算所述柱塞18已行進(jìn)的路徑，其中所述處理和控制單元28經(jīng)配置以根據(jù)所測(cè)量的所述柱塞18的路徑來(lái)更改所述補(bǔ)償線(xiàn)圈14的電路配置52。
文檔編號(hào)G01B7/02GK102620753SQ201210050238
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
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