專利名稱：汽缸位置傳感器和包括該汽缸位置傳感器的汽缸的制作方法
汽缸位置傳感器和包括該汽缸位置傳感器的汽缸 在另一實施例中，將螺旋鉆定位在于收割機旁邊運行的 運輸設(shè)備上，如果螺旋鉆放錯地方，那么谷物會錯過運輸設(shè)備并被損 壞。另外，使螺旋鉆振蕩同時保持在運輸設(shè)備上，并且將運輸設(shè)備填 充得更加滿使得其操作更加有效?？刂葡到y(tǒng)108可將螺旋鉆定位在適 當(dāng)?shù)奈恢煤?或響應(yīng)于螺根據(jù)本公開的傳感器提供的螺鉆位置信號來 振蕩螺旋鉆。
現(xiàn)在參考圖2,示出了根據(jù)本公開的汽缸位置傳感器的一 個典型實施例，其中至少一個永磁體202 (例如， 一對永磁體202a和 202b)連接到或以其它方式固定到桿112上(例如，但不限于，桿112 的端部區(qū)域206a和206b),并隨著桿24運動。 一個或多個感測元件 920-1、 920-2...920n可產(chǎn)生表示永》茲體202產(chǎn)生的磁場的徑向和/或切 向分量，并可用來確定桿112的位置。特別地，當(dāng)磁體202a和202b 移得更加靠近傳感器920時，傳感器輸出會增大，例如，以線性的方 式，并且，當(dāng)它們遠(yuǎn)離傳感器時，傳感器輸出會減小，例如，以線性 的方式。因此，傳感器輸出提供了活塞和桿相對于汽缸桿的位置的表 示。 用于產(chǎn)生被感測元件920感測的場的永磁體的位置可根 據(jù)應(yīng)用來變化。例如， 一些雙作用汽缸可將磁體容納在汽缸的中心。 例如，如圖7所示，7JC磁體700a、 700b可嵌在桿112的內(nèi)部，以進(jìn)一 步靠近磁路，還使因700a、 700b的增加引起的桿112的延伸量最小。 例如，桿112可包括通常從桿112徑向向外延伸的肩部或臺步區(qū)域702。 一個或多個磁體700a、 700b(例如，但不限于，環(huán)形磁體)可位于肩 部702的每側(cè)/表面704a和704b。
0025根據(jù)另一實施例，除了永磁體之外或者替代永磁體，桿 可包括在軸上的硬磁層，以產(chǎn)生克服外部磁場的更加穩(wěn)定的輸出。由 于鋼因其在薄電鍍材料下的大質(zhì)量而并不做許多磁功，并且外部磁場 會磁化在電鍍層下的鋼并改變傳感器輸出，所以在存在外部磁場的情 況下，硬磁層并不工作。另外，在存在大于其矯磁性(Hc)的場時， 電鍍材料本身會去磁。 例如，如圖20中所示，磁體906和908的磁通量可具有 通過活塞桿112、桿導(dǎo)向件116 (或容納傳感器的其它元件)、筒110 并通過活塞114返回至磁體的閉環(huán)通路。傳感器920可布置在磁通路 內(nèi)或附近，以感測磁通量的至少一部分，并提供表示從其通過的通量 水平的輸出。當(dāng)活塞和桿移動得更加靠近傳感器920時，傳感器輸出 可以例如線性的方式增大，并且隨著活塞和桿遠(yuǎn)離傳感器，傳感器輸 出可以例如線性的方式減小。因此，傳感器輸出提供了活塞和桿相對 于汽缸筒的位置的指示。在這里所述典型實施例中，為方便示出，可 省略傳感器和傳感器殼體或桿導(dǎo)向件。
0033] 磁體可在任何位置和以多種結(jié)構(gòu)直接或間接地聯(lián)接到活 塞或桿上。

圖12-18示出了典型的可選磁體結(jié)構(gòu)。圖12-13示出了位 于活塞114中并與桿112直接接觸的多個磁體908a。圖14-15示出了 位于活塞114外表面附近的一個環(huán)形>^體卯8b。 例如，圖41-42示出了根據(jù)本公開的實施例，其中孔4102 形成在筒的外表面中，用于接收相對于筒切向地定位的感測元件920， 即垂直于筒軸線(運動軸線)延伸并越過在筒表面上的筒寬度。盡管 所示典型實施例示出了其中具有單個感測元件的單個孔4102,但是應(yīng) 當(dāng)理解，可設(shè)置任意數(shù)量的孔和感測元件。此外，可在一個孔中設(shè)置 多個感測元件和/或沿多個方向(例如，切向、軸向、斜角的切向等) 設(shè)置感測元件。在許多實施例中，通過在孔4102的兩側(cè)提供4失磁通量 集中器以引導(dǎo)通過磁通量通過感測元件920,可增大通過感測元件的 磁通量。圖43示出了另一典型實施例，其中沿著筒外表面的長度 定位一排感測元件920-1、 920-2、 920-3、 920-4。此外，可4吏用任意
18數(shù)量的感測元件920，并以任意的方向或方向的組合。同樣，所示實 施例中的感測元件顯示為沿著筒的長度彼此等距間隔。但是，感測元 件也可不等距間隔。例如，感測元件可一起在筒需要高解析度的間隔 得比較近，在可接受或期望低解析度的區(qū)域中間隔更遠(yuǎn)。圖43示出了另一典型實施例，其中第一感測元件920-1 和第二感測元件920-2繞著筒的圓周布置，例如，彼此相隔180度。 如這里所有實施例中，感測元件輸出可以不同方式組合以消除外場。 此外，可沿任意方向設(shè)置任意數(shù)量的感測元件。此外，可在沿著筒的 長度延伸的陣列中設(shè)置一組周向感測元件。
0045當(dāng)感測元件布置在筒110的外表面時，它們會暴露于因 外界環(huán)境帶來的損壞。此外，外磁場會影響傳感器輸出，從而破壞位 置感測。為保護感測元件，在感測元件上設(shè)置外罩。例如，圖45示出 了固定到筒110外表面的細(xì)長罩4502，以保持布置在罩下筒上的感測 元件，例如，如圖43中所示。所述罩可具有保護應(yīng)用中所用感測元件 所必需的任意形狀或結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述罩可提供機械保護，還可至 少部分地遮罩感測元件不受外部磁場影響。 圖64-67示出了根據(jù)圖63的結(jié)構(gòu)的性能，包括以45度 角e盆開的一對感測元件。圖64包括感測元件輸出相對于桿位置M亍 程的曲線6402和純余弦曲線6404。如圖所示，與以45度角0分開的 一對感測元件相應(yīng)的輸出基本上在桿位置的大范圍上基本是正弦的。 圖65包括從以45度角e岔開的一對感測元件獲得的正弦6502和斜率 6504輸出的曲線，以及正弦/余弦的反正切曲線6506。如圖所示，所 述反正切在桿位置的范圍上基本是線性的。圖66包括與具有不同桿4亍 程速度的感測元件輸出相對于桿位置/行程的曲線6600，示出了渦電流 效應(yīng)，圖67包括感測場的導(dǎo)lt相對于表示用來修正渦電流效應(yīng)的強感 測信號的位置的曲線6700。
另外，這種系統(tǒng)可不依賴于汽缸結(jié)構(gòu)、材料或組裝方法， 并可提供最小的自長，例如，不改變自長。通過行進(jìn)的其它信息使得 能夠進(jìn)行其它診斷，所述系統(tǒng)可不易受磁體"碰撞"的影響。每個行程 都可提供克服所有牛磁棒問題的磁性消除功能，使用鋼或非鐵活塞可22具有恰當(dāng)?shù)臍庀豆芾?。此外，可使用外罩來保護從傳感器出來的連接 器，所述連接器可從汽缸端伸出，以使線敷設(shè)最短，并使對線的可能 損壞最小，可無需具有用于"交錯"轉(zhuǎn)換功能的其它線圏，并沒可不采 用液壓。[0059因此，根據(jù)本公開的一方面，提供了一種汽缸位置傳感器，包括至少一個磁體，其在延伸通過活塞桿、汽缸筒和活塞的磁 通路中提供磁通量；以及至少一個感測元件，該感測元件構(gòu)造為響應(yīng) 于所述/f茲通量提供輸出，所述輸出隨著所述活塞相對于所述汽缸筒的 位置而變化。[0060根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種汽缸系統(tǒng)，包括汽缸筒；布置在所述汽缸筒內(nèi)的活塞，用以相對于所述汽缸筒往復(fù)運動；聯(lián)接到所述活塞的活塞桿，所述活塞桿構(gòu)造成隨著所述汽缸的往 復(fù)運動而相對于所述筒軸向地移動；聯(lián)接到所述活塞桿的至少一個磁 體；以及至少一個感測元件，所述感測元件構(gòu)造為響應(yīng)于所述至少一 個磁體的磁通量提供輸出，所述輸出隨著所述桿相對于所述汽缸筒的 位置而變化。0061根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種汽缸系統(tǒng)，包括汽缸筒；布置在所述汽缸筒內(nèi)的活塞，用以相對于所述汽缸筒往復(fù)運 動；聯(lián)接到所述活塞的活塞桿，所述活塞桿構(gòu)造成隨著所述汽缸的往 復(fù)運動而相對于所述筒軸向地移動；聯(lián)接到所述活塞桿的至少一個磁 體；以及至少一個感測元件，所述感測元件構(gòu)造為響應(yīng)于所述至少一 個磁體的磁通量提供輸出，所述輸出隨著所述桿相對于所述汽缸筒的 位置而變化。[0062本文已經(jīng)描述的實施例僅是若干利用本發(fā)明的一部分，這里通過非限制性實例描述。本文所述所有實施例的特征或方面可與 本文所述任意其它實施例的任意其它特征或方面相組合，以提供符合 本公開的系統(tǒng)。顯然，在本質(zhì)上不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下， 許多其它實施例對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種汽缸系統(tǒng)，包括汽缸筒；布置在所述汽缸筒內(nèi)的活塞，用以相對于所述汽缸筒往復(fù)運動；聯(lián)接到所述活塞的活塞桿，所述活塞桿構(gòu)造成隨著所述汽缸的所述往復(fù)運動而相對于所述筒軸向地移動；直接聯(lián)接到所述活塞桿的至少一個磁體；以及至少一個感測元件，所述感測元件構(gòu)造成響應(yīng)于所述至少一個磁體的磁通量而提供輸出，所述輸出隨著所述桿相對于所述汽缸筒的位置而變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述至少一個感測元件位于所述 筒的外表面的附近。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中所述筒由鋼制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述筒上并在 所述至少一個感測元件上延伸的外罩，所述外罩構(gòu)造成至少部分地遮 罩所述至少一個感測元件不受外部磁場的影響。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個所述感測元件，所 述多個感測元件以陣列的方式沿著所述筒的長度定位在其外表面附 近。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述筒的端部 的桿導(dǎo)向件，其中所述桿的至少一部分從所述桿導(dǎo)向件延伸，并且其 中所述至少一個感測元件至少部分地布置在與所述桿相鄰的所述桿導(dǎo) 向件中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中所述桿導(dǎo)向件由鋼制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括所述感測元件中的第一 個和第二個，其聯(lián)接為用以提供差動輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述感測元件中的所述第一和第 二個位于所述筒的外表面的附近。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述感測元件中的所述第一和 第二個以相對于筒軸線成斜角的方式而相對于所述筒切向地定向。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中所述至少一個感測元件包括磁 通門傳感器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括布置在所述桿附近 的至少一個去磁體，所述去磁體構(gòu)造成減小所述桿中因外部磁場引起 的殘留磁場。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括繞著所述桿布置的 去磁線圈，所述線圈構(gòu)造成通過所述線圏的周期性信號的激勵來減小 所述桿中由外部磁場引起的殘留磁場。
14. 一種汽缸系統(tǒng)，包括 汽缸筒；布置在所述汽缸筒內(nèi)的活塞，用以相對于所述汽缸筒往復(fù)運動；聯(lián)接到所述活塞的活塞桿，所述活塞桿構(gòu)造成隨著所述汽缸的所 述往復(fù)運動而相對于所述筒軸向地移動；聯(lián)接到所述活塞桿的至少一個磁體；以及 至少一個感測元件，所述感測元件構(gòu)造成響應(yīng)于所述至少一個磁 體的磁通量而提供輸出，所述輸出隨著所述桿相對于所述汽缸筒的位 置而變化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述至少一個感測元件位于所 述筒的外表面附近。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中所述筒由鋼制成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述筒上并 在所述至少一個感測元件上延伸的外罩，所述外罩構(gòu)造成至少部分地 遮罩所述至少一個感測元件不受外部磁場的影響。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個所述感測元件， 所述多個感測元件以陣列的方式沿著所述筒的長度定位在其外表面附 近。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述筒的端部的桿導(dǎo)向件，其中所述桿的至少一部分從所述桿導(dǎo)向件延伸，并且 其中所述至少一個感測元件至少部分地布置在與所述桿相鄰的所述桿 導(dǎo)向件中。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中所述桿導(dǎo)向件由鋼制成。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括所述感測元件中的第 一個和第二個，其聯(lián)接為用以提供差動輸出。
22，根據(jù)權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中所述感測元件中的所述第一和 第二個位于所述筒的外表面附近。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中所述感測元件中的所述第一和 第二個以相對于筒軸線成斜角的方式而相對于所述筒切向地定向。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述至少一個感測元件包括磁 通門傳感器。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括布置在所述桿附近 的至少一個去磁體，所述去磁體構(gòu)造成減小所述桿中因外部磁場引起 的殘留磁場。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括繞著所述桿布置的 去磁線圏，所述線圏構(gòu)造成通過所述線圏的周期性信號的激勵來減小 所述桿中由外部磁場引起的殘留磁場。
27. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述至少一個磁體至少部分地 布置在所述桿中。
28. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述至少一個磁體至少部分地 布置在所述活塞中。
29. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述至少一個磁體至少部分地 布置在用于將所述活塞聯(lián)接到所述活塞桿的螺母中。
30. —種汽缸位置傳感器，包括至少一個磁體，其在延伸通過活塞桿、汽缸筒和活塞的磁通路中 提供磁通量；以及至少一個感測元件，該感測元件構(gòu)造成響應(yīng)于所述磁通量而提供 輸出，所述輸出隨著所述活塞相對于所述汽缸筒的位置而變化。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述至少一個感測元件位于所 述筒的外表面附近。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個所述感測元件， 所述多個感測元件以陣列的方式沿著所述筒的長度定位在其外表面附 近。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述筒的端 部的桿導(dǎo)向件，其中所述桿的至少一部分從所述桿導(dǎo)向件延伸，并且 所述磁通路延伸通過所述桿導(dǎo)向件，并且其中所述至少一個感測元件 至少部分地布置在與所述桿相鄰的所述桿導(dǎo)向件中。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括所述感測元件中的第 一個和第二個，其聯(lián)接為用以提供差動輸出。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中所述感測元件中的所述第一和 第二個位于所述筒的外表面附近。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中所述感測元件中的所述第一和 第二個以相對于筒軸線成斜角的方式而相對于所述筒切向地定向。
37. 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述至少一個感測元件包括磁 通門傳感器。
38. 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述至少一個磁體至少部分地 布置在所述桿中。
39. 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述至少一個磁體至少部分地 布置在所述活塞中。
40. 根據(jù)權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其中所述至少一個磁體至少部分地 布置在用于將所述活塞聯(lián)接到所述活塞桿的螺母中。
全文摘要
一種汽缸位置傳感器及包含該傳感器的汽缸。至少一個磁體聯(lián)接到汽缸的組件上。感測元件響應(yīng)于磁體的磁通量提供輸出。感測元件的輸出隨著活塞和活塞桿相對于汽缸筒的位置而變化。
文檔編號G01B7/14GK101657694SQ200780050586
公開日2010年2月24日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者K·希達(dá)亞特 申請人:石通瑞吉控制裝置公司