[發明專利]磁場傳感器、操縱設備和用于確定相對位置的方法

無效

• 申請號: 201380015709.2
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN104246440A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 貝恩德·克恩貝克
• 申請（專利權）人: ZF腓德烈斯哈芬股份公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;F16H59/04
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;張建濤

技術領域

本發明涉及一種磁場傳感器、一種用于車輛的操縱設備以及一種用于確定第一組件與第二組件之間的相對位置的方法，其例如可以結合車輛的換檔桿來使用。

背景技術

為了檢測兩個組件之間的相對位置可以使用磁場傳感器。在此，產生磁場的發生單元可以布置在第一組件上并且用于分析磁場的傳感器單元可以布置在第二組件上。

EP1?777?501A1說明了一種位置傳感器系統，其用于借助冗余的磁敏感(magnetempfindlich)的傳感器元件無接觸地確定位置。

發明內容

基于該背景，本發明根據獨立權利要求提供了一種改進的磁場傳感器、一種改進的用于車輛的操縱設備以及一種改進的用于確定第一組件與第二組件之間的相對位置的方法。由從屬權利要求和以下的說明得到有利的設計方案。

在可用于位置識別的磁場傳感器中，磁場由發生裝置產生并由可朝向發生裝置運動地布置的檢測裝置進行檢測。如果發生裝置和檢測裝置彼此相對運動，則導致由檢測裝置檢測的磁場發生變化。通過檢測裝置檢測的磁場的大小可以推斷出發生裝置與檢測裝置之間的相對位置。磁場傳感器可能受到磁干擾場影響。為了可以在隨后的信號分析中識別并消除這種干擾場影響，檢測裝置可以具有至少兩個傳感器。兩個傳感器可以如此實施和布置，從而使它們以相同方式和方法受到干擾場影響。如果傳感器的傳感器信號以合適方式彼此進行組合，那么可以算出或消除包含在傳感器信號中的干擾場的分量。這實現了：在考慮到干擾場發生改變的應用情況下也可以使用磁場傳感器。

因此，按照有利方式可以利用對外部干擾場不敏感的模擬傳感器實現位置檢測。例如，附加器件可以在三維傳感器中使用。例如，三維傳感器可以用于檢測車輛的換檔桿的位置或取向。

本發明涉及一種磁場傳感器，其具有用于產生磁場的帶有至少一個磁體的發生裝置和用于檢測磁場的檢測裝置，其中，發生裝置和檢測裝置可彼此相對運動地布置，檢測裝置具有用于產生依賴于磁場的第一傳感器信號的第一傳感器和用于產生依賴于磁場的第二傳感器信號的第二傳感器，其特征在于，第一傳感器和第二傳感器彼此相鄰地布置在位于至少一個磁體的縱軸線的延長部中的檢測區域內。

因此，磁場傳感器具有發生裝置和檢測裝置，它們彼此分隔并且可彼此相對運動地布置。發生裝置可以包括一個或多個分別呈永磁體或電磁體形式的磁體或磁性元件。一個或多個磁體可以實施為棒形磁體。也能想到的是，使用空心線圈或圓柱形線圈作為磁性元件。磁體縱軸線可以由磁體或磁體芯的縱向延伸方向限定，在空心線圈或圓柱形線圈情況下由空氣芯的縱向延伸方向限定。從磁極或磁體的磁極出來的磁力線可以與縱軸線平行地取向。縱軸線可以在磁場傳感器的基本位置或中間位置上與第一傳感器和第二傳感器的感測平面正交地取向。中間位置可以是發生裝置與檢測裝置之間的多個可能的相對位置。在中間位置上，磁場的磁力線在檢測區域內部可以與第一傳感器的感測平面和第二傳感器的感測平面正交地延伸。傳感器可以具有另外的感測平面，它們可以與已述的感測平面正交地取向。因此，傳感器可以實施為一維、二維或三維的傳感器。傳感器可以是用于測量磁通密度的常見傳感器。例如，傳感器可以是霍爾傳感器、XMR傳感器(X磁阻)或磁控電阻(Feldplatten)。第一傳感器信號和第二傳感器信號可以分別是電信號，例如是電壓。第一傳感器信號可以代表第一傳感器檢測的磁場分量大小，第二傳感器信號可以代表第二傳感器檢測的磁場分量大小。因此，磁場方向的變化可以導致第一傳感器信號和第二傳感器信號內出現彼此相應的變化。有第一傳感器和第二傳感器布置在其中的檢測區域的尺寸可以如此選擇，從而使對于磁場傳感器應用領域能預見的磁干擾場在檢測區域內部是均勻或幾乎均勻的，從而第一傳感器和第二傳感器幾乎受相同的磁干擾場影響。因此，強度和方向幾乎相同的磁干擾場可以在相同時間點分別作用在第一傳感器和第二傳感器上。在此例如，幾乎相同意味著在磁場傳感器的測量公差之內是相同的。