位置检测单元、具有位置检测单元的离合器调节器和具有位置检测单元的车辆离合器
阅读说明：本技术 位置检测单元、具有位置检测单元的离合器调节器和具有位置检测单元的车辆离合器 (Position detection unit, clutch actuator having position detection unit, and vehicle clutch having position detection unit ) 是由 C·胡贝尔 M·阿尔布雷希特 于 2020-03-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种位置检测单元(1),用于检测车辆离合器(20)的离合器调节器(2)的调节元件(3)的位置。所述位置检测单元具有：磁性发送器元件(4),该磁性发送器元件可与所述调节元件(3)连接；传感器(5),该传感器构造和布置成使得该传感器具有检测空间(6),在该检测空间内部,所述传感器(5)检测所述磁性发送器元件(4)在所述磁性发送器元件(4)的预定运动范围内的位置；以及保护装置,该保护装置构造成用于保持所述检测空间(6)没有被所述磁性发送器元件(4)吸引的铁氧体碎屑(15)。(The invention relates to a position detection unit (1) for detecting the position of a control element (3) of a clutch control (2) of a vehicle clutch (20). The position detection unit has: a magnetic transmitter element (4) which can be connected to the adjusting element (3); a sensor (5) constructed and arranged such that it has a detection space (6) inside which the sensor (5) detects the position of the magnetic transmitter element (4) within a predetermined range of motion of the magnetic transmitter element (4); and a protection device configured for keeping the detection space (6) free of ferrite debris (15) attracted by the magnetic transmitter element (4).)
技术领域
本发明涉及一种位置检测单元，尤其涉及一种用于检测车辆离合器的离合器调节器的调节元件的位置的位置检测单元，其能够实现精确的位置检测。
背景技术
已知位置检测单元，其借助磁性发送器元件和检测磁场的传感器检测调节元件的位置。然而，即使在恶劣条件下、即在具有各种污物的环境下进行检测，对位置检测精度的要求也变得越来越高。
例如，在商用车辆中，变速器自动化正占据越来越重要的角色，因为与手动换挡变速器相比，变速器自动化在燃料消耗和磨损最小化方面具有显著的优点。变速器自动化的组成部分尤其是具有必要的位置检测的离合器调节器。在许多应用情况中，所使用的位置传感器穿过离合器调节器的铝壁检测工作活塞的位置，所述工作活塞通过其线性运动操纵离合器，即接合或分离。为此，与工作活塞连接的永磁体被用作发送器元件，即所谓的靶(Target)。为了感测磁体，例如使用磁性传感器元件，例如霍尔芯片或磁感应传感器，例如基于PLCD原理，以便实现尽可能大的精度。
然而，发送器元件的磁力会吸引例如由于飞轮的磨损而产生的铁素体碎屑。然后，铁素体碎屑与有机物质混合地，例如由离合器盘的磨损和润滑剂(如油或油脂)混合，作为污物附着在离合器调节器的铝壁上。
然而，附着的铁素体颗粒改变了发送器元件的待感测的磁场，使得传感器不再能够正确地检测工作活塞的位移位置。
由于中央分离器的安全相关的功能，必须非常精确地检测离合器位置、尤其是磨削点。出于这个原因，污物不允许对位移信号有影响。
发明内容
本发明的任务在于解决上述问题并提供一种位置检测单元，该位置检测单元即使在具有铁素体污物的环境条件下也确保借助于磁体精确地检测调节机构的位置。
该任务通过根据权利要求1的位置检测单元、根据权利要求10的离合器调节器和根据权利要求13的车辆离合器来解决。有利的改进方案包含在从属权利要求中。
根据本发明的一个方面，用于检测布置在车辆离合器的离合器调节器的壳体内部的调节元件的位置检测单元具有磁性发送器元件，该磁性发送器元件在离合器调节器的壳体内部设置在调节元件上；传感器，该传感器设置在离合器调节器(2)的壳体(10)外部并且构造和布置成使得该传感器具有检测空间，在该检测空间内部，传感器能够检测磁性发送器元件在磁性发送器元件的预定运动范围内的位置；以及保护装置，该保护装置构造成用于防止被磁性发送器元件吸引的铁氧体碎屑积聚在检测空间内部。
传感器的检测空间定义为与传感器邻接的一体积，在该体积中传感器检测磁场的变化。检测空间具有这样的范围，在该范围内传感器能够检测发送器元件在预定运动范围内的位置，从而能够在调节元件的移动行程的至少一个相关部分上检测发送器元件的位置。移动行程的相关部分是这样的部分，在该部分中需要位置检测装置用于离合器调节器的可靠功能。
通过保护装置防止被磁性发送器元件吸引的铁素体碎屑例如积聚在离合器调节器的壳体上或者存在于检测空间中。在本上下文中，“防止”意味着仅在检测空间中的一定范围内包含铁素体碎屑，使得它们不影响调节元件的位置的精确检测。
保护装置通过三种不同的基本方案防止被磁性发送器元件吸引的铁素体碎屑积聚在检测空间内部。或者检测空间的在离合器调整器的壳体外部的部分完全位于保护装置内部，使得铁素体碎屑不能到达检测空间中。在此，“完全”意味着，检测空间的在离合器调节器的壳体外部的部分以如此大的部分位于保护装置内部，使得铁素体碎屑对传感器的信号没有功能相关的影响。另一方面存在如下可能，保护装置的尺寸结合保护装置的具有预定导磁率的材料防止磁性发送器元件的磁性吸引力穿透到保护装置外部的区域，从而铁氧体颗粒在检测空间的区域中不会被磁性发送器元件吸引而附着。在此，“防止积聚”也意味着碎屑仅以其对传感器的信号没有功能相关影响的程度积聚。作为第三基本方案，存在如下可能性，铁素体颗粒在检测空间外部的区域中被磁力吸引，从而防止它们进入到检测空间中，其中，在此也可以使碎屑以其对传感器的信号没有功能相关影响的程度积聚。
根据一种有利的改进方案，保护装置包括传感器的壳体，该传感器的壳体设置在离合器调节器的壳体的外侧，并且该传感器的壳体构造成使得该壳体覆盖检测空间的位于离合器调节器的壳体外部的部分并且因此基于其尺寸防止铁素体碎屑的积聚。
传感器的壳体的尺寸可以简单地匹配于传感器的检测空间的尺寸，从而能够成本有利地无问题地防止铁素体碎屑积聚在检测空间内部。
在另一有利的改进方案中，传感器借助于固定装置固定，其中，固定装置构造为保护装置。
在设置有其壳体防止铁素体碎屑积聚在检测空间内部的固定装置的情况下，传感器可以设置有带有任意壳体形状的壳体。传感器借助于固定装置例如固定在车辆离合器的壳体上或离合器调节器的壳体上。
根据另一有利的改进方案，保护装置通过其尺寸结合具有预定磁导率的材料构造成使得其在检测空间内部防止铁素体碎屑附着在保护装置上，但能够实现对磁性发送器元件的位置的检测。
磁导率表示材料对于磁通量的穿透性。通过使保护装置的尺寸与具有预定导磁率的材料相协调，能够防止铁素体碎屑在检测空间内部积聚在保护装置上。另一方面，保护装置的尺寸结合预定磁导率选择为能够实现对磁性发送器元件的位置的检测。由于铁素体碎屑不会积聚在保护装置的外表面上，所以可以减小保护装置的尺寸，使得其外表面也可以位于检测空间内部，由此可以节省材料和重量。
根据另一有利的改进方案，保护装置通过其尺寸结合具有预定磁导率的材料构造成能够使铁氧体碎屑积聚在检测空间外部。
通过使铁素体碎屑积聚在检测空间外部的保护装置上，降低了磁性传感器附近的自由碎屑的量，从而能够更容易地保持检测空间没有铁素体碎屑。例如通过在检测空间内部和外部使用不同材料，能够在同时防止在检测空间内部积聚的情况下实现在检测空间外部的保护装置上的积聚。
在另一有利的改进方案中，所述壳体中的至少一个具有肋，并且该肋构造成能够使铁素体碎屑积聚在肋的区域中。
在该改进方案中，除了减少自由碎屑的量的效果之外，也可以提高壳体的强度。
相应于另一改进方案，保护装置具有磁体，该磁体布置在检测空间外部，并且该磁体构造成用于吸引铁素体碎屑，以便防止铁素体碎屑积聚在检测空间内部，其方式尤其是，磁体(14)配备有足够强的磁力。
通过该磁体，也能够减少磁性传感器附近的自由碎屑的量，从而能够更简单地保持检测空间没有铁素体碎屑。该磁体可以布置在有利的位置中，从而在那里积聚尽可能多的铁素体碎屑，以便因此不侵入到检测空间中。
在一种有利的改进方案中，传感器构造为根据磁性测量原理的传感器。
借助于这些传感器，可以通过相对简单的手段精确地求取调节元件的位置。
在另一有利的改进方案中，传感器构造为霍尔传感器、尤其是2D霍尔传感器或3D霍尔传感器，或者构造为磁阻传感器、尤其是巨磁阻传感器或隧道磁阻传感器。
通过这些传感器可以精确地或高精度地检测调节元件。
根据本发明的另一方面，离合器调节器具有位置检测单元，其中，保护装置包括离合器调节器的壳体，该壳体通过其尺寸结合具有预定磁导率的材料构造成使得该壳体在检测空间内部防止铁素体碎屑积聚在保护装置上，但是能够实现对磁性发送器元件的位置的检测。
如果离合器调节器的壳体构造成用于防止铁素体碎屑的积聚，则可以使用具有任何壳体形状的传感器和固定装置。
在另一有利的改进方案中，离合器调节器的壳体在传感器的检测空间的区域内部具有比在传感器的检测空间的区域外部更大的壁厚。
通过在检测空间的区域内部设置较大的壁厚，整个检测空间可以被包含在离合器调节器的壳体的壁的外表面内部，这能够以仅小的额外耗费实现。
在一种有利的改进方案中，传感器、固定装置或离合器调节器的壳体构造成完全包含检测空间的在离合器调节器的壳体外部的部分。
通过这种改进方案，没有铁素体碎屑能够侵入到检测空间中，而无需设置附加的装置。
根据另一有利的改进方案，在离合器调节器的壳体上设置有凹陷，所述凹陷构造成用于形成收集凹槽，以便能够使铁素体碎屑积聚在所述收集凹槽中。
通过设置收集凹槽，可以收集铁素体碎屑，从而减少了在车辆离合器的壳体内部可自由运动的铁素体碎屑，以便使其不到达检测空间中。
根据本发明的另一个方面，车辆离合器具有位置检测单元。
通过在车辆离合器中设置位置检测单元或离合器调节器，即使在具有铁素体污物的环境条件下也能够准确地检测车辆离合器的调节机构的位置。
附图说明
现在参考附图详细描述本发明。
尤其示出：
图1根据第一实施方式的位置检测单元的示意图；
图2根据第二实施方式的位置检测单元的示意图；
图3根据第三实施方式的位置检测单元的示意图；
图4根据第四实施方式的位置检测单元的示意图；
图5根据第五实施方式的位置检测单元的示意图；和
图6根据第六实施方式的位置检测单元的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的第一实施方式的位置检测单元1的示意图。位置检测单元1设置在示意性表示的车辆离合器20中，尤其设置在车辆离合器20的离合器调节器2上。离合器调节器2构造为中央分离器，然而替代地也可设置为布置在其它部位处的离合器调节器。离合器调节器2具有调节元件3。调节元件3用于调节中央分离器2的分离状态。离合器调节器2设置为液压驱动的分离器，从而调节元件3设置为液压缸中的活塞。替代地，也可以考虑其它驱动方案，其中，调节元件3例如构造为电气线性驱动装置的芯轴。
位置检测单元1具有磁性发送器元件4。磁性发送器元件4与调节元件3连接或者固定在其上，从而磁性发送器元件4跟随调节元件3的运动并且由此能够检测调节元件3的运动。发送器元件4设置在离合器调节器2的壳体10内部。
此外，位置检测单元1具有传感器5。传感器5构造并布置成使得其检测磁性发送器元件4在发送器元件、也就是调节元件3的预定运动范围内的位置。传感器5构造为霍尔传感器。在替代的实施方式中，特别地设置2D霍尔传感器或3D霍尔传感器，或者设置根据磁性测量原理的另一传感器，例如磁阻传感器，尤其是巨磁阻传感器或隧道磁阻传感器。
调节元件3的预定运动范围并且进而磁性发送器元件4的预定运动范围是活塞的冲程行程，所述冲程行程需要将离合器至少从完全接合的状态转移到完全分离的状态中并且反之亦然。
传感器5配置成使得其能够感测检测空间6。更准确地说，传感器5的检测空间6是邻接传感器5的一体积，在该体积中传感器5检测磁场的变化。检测空间6具有这样的尺寸，在该尺寸内，传感器5使得能够通过磁场的变化检测磁性发送器元件4的位置和该位置在预定运动范围内的变化，所述磁场的变化通过磁性发送器元件4的磁场的移位产生。因此，能够沿着活塞的冲程行程检测发送器元件4的位置并且进而检测调节元件3的位置。
如通过双箭头8所示，传感器5与变速器控制装置7连接，从而传感器5被供给电压并且可以交换数据。
此外，位置检测单元1具有保护装置，该保护装置构造成防止被磁性发送器元件4吸引的铁素体碎屑15积聚在检测空间6内部。在此背景下，防止被磁性发送器元件4吸引的铁素体碎屑15的积聚意味着铁素体碎屑15只能以这样的程度进入到检测空间6中：所述铁素体碎屑不会妨碍对调节元件3的位置的精确检测。铁素体碎屑15例如由于车辆离合器20的飞轮的磨损产生并且可能在车辆离合器20的壳体内部扩散。
该第一实施方式中的保护装置包括传感器5的壳体9，该壳体通过其尺寸构造成防止铁素体碎屑15积聚在检测空间6内部。这意味着，传感器5的壳体9具有这样的尺寸，其中，在离合器调节器2的壳体10外部的检测空间6大部分地、最好完全地被覆盖，从而检测空间6在离合器调节器2的壳体10外部的部分大部分地、最好完全地位于保护装置内部，从而防止铁素体碎屑15的积聚，或者使铁素体碎屑15对传感器5的信号没有与功能相关的影响。
图2示出根据第二实施方式的位置检测单元1的示意图。第二实施方式与第一实施方式的区别在于，不是传感器5的壳体9(图1)具有使壳体9完全覆盖离合器调节器2的壳体10外部的检测空间6的尺寸，而是离合器调节器2的布置有磁性发送器元件4的壳体10通过其尺寸构造成防止铁素体碎屑15积聚在检测空间6内部。为此，检测空间6完全包含在离合器调节器2的壳体10的外表面内部。为此目的，离合器调节器2的壳体10在传感器5的检测空间6的区域中具有比在传感器5的检测空间6外部更大的壁厚。为了更好地示出该特性，在图2中以截面图示出离合器调节器2的壳体10。替代地，不强制要求的是，只要检测空间6位于壳体10的外表面内部，离合器调节器2的壳体10的壁厚在检测空间的区域中就更大。
此外，保护装置可选地通过其尺寸结合具有预定导磁率的材料构造成能够使铁素体碎屑15附着在检测空间6外部的部位处。这通过完全覆盖检测空间6而成为可能。
图3示出根据第三实施方式的位置检测单元的示意图。第三实施方式与第二实施方式的不同之处在于，检测空间6没有完全被包含在离合器调节器2的壳体10的外表面内部，而是保护装置通过其尺寸结合具有预定导磁率的材料来防止铁素体碎屑15附着在保护装置上。因此，离合器调节器2的壳体10的材料具有预定导磁率，该导磁率结合离合器调节器2的壳体10的壁厚防止铁素体碎屑15附着在壳体上。因此，如图3所示，不需要覆盖整个检测空间6。第三实施方式的这个方案适用于第二实施方式以及上述第一实施方式和下面将描述的四实施方式。
此外，离合器调节器2的壳体10具有肋13。通过肋13实现了壳体10的强度的提高，并且铁素体碎屑15还能够附着在肋13的区域中。肋13在此相邻于传感器5布置。铁素体碎屑15的附着通过由具有适当预定导磁率的材料构造肋13来实现。在替代的实施方式中，肋13可以设置在壳体10的不同位置处。此外，替代地，可以设置多个肋13、在其它壳体上设置肋或者不设置肋13。
图4示出根据第四实施方式的位置检测单元的示意图。第四实施方式与前述实施方式的区别在于，传感器5具有固定装置11，该固定装置具有固定装置11的壳体12，该壳体构造成至少部分地包围传感器5并且将其固定在车辆离合器20的壳体上。此外，第四实施方式的不同之处在于，固定装置11的壳体12通过其尺寸构造成防止铁素体碎屑15积聚在检测空间6内部。在替代实施方式中，传感器5不被壳体12至少部分地包围并且传感器5不固定在车辆离合器20的壳体上，而是例如固定在离合器调节器2的壳体10上。
固定装置11是电磁阀单元，其具有用于操控离合器调节器2的电磁阀。在一个替代的实施方式中，固定装置11不是电磁阀单元，而是例如保持器，该保持器仅设置为用于保持传感器5。
图5示出根据第五实施方式的位置检测单元1的示意图。第五实施方式与第一至第四实施方式的区别在于，保护装置不直接保护检测空间6，而是具有布置在检测空间6外部的磁体14，并且磁体14构造成用于吸引铁素体碎屑15，以便保持检测空间6没有铁素体碎屑15。
第五实施方式的磁体14可以与第一至第四实施方式的保护装置组合。同样，第一和第四实施方式的特征可以与第二和第三实施方式的特征组合。
图6示出根据第六实施方式的位置检测单元1的示意图。在该示图中也示出了磁性发送器元件4的磁场的磁场线16。
在该实施方式中，在离合器调节器2的壳体10上设置有收集凹槽17。收集凹槽17构造为离合器调节器2的壳体10上的凹陷。这些凹陷设置在多个分离的元件中，使得这些元件布置在离合器调节器2的壳体10外部，但替代地也可以以凹陷的方式设置在离合器调节器2的壳体10中。收集凹槽17与尺寸共同作用地结合邻接材料的磁导率布置成使得铁素体碎屑15积聚在传感器5的检测空间6外部，但积聚在磁场线16的作用范围内，并且因此被收集在收集凹槽17中。在图6中示出该实施方式与第一实施方式的组合，但替代地，该实施方式也能够与第二至第四实施方式之一组合。
附图标记列表
1 位置检测单元
2 离合器调节器
3 调节元件
4 磁性发送器元件
5 传感器
6 检测空间
7 变速器控制装置
8 电压供给和数据交换
9 传感器的壳体
10 离合器调节器的壳体
11 固定装置
12 固定装置的壳体
13 肋
14 磁体
15 铁素体碎屑
16 磁场线
17 收集凹槽
20 车辆离合器
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