DE102015105652A1

DE102015105652A1 - Magnetische abschirmung für kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102015105652A1
Application number: DE102015105652.6A
Authority: DE
Inventors: David T. Stark; Daniel J. Smith; Thomas A. Perry; Joshua Charles Sautner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2015-10-22
Also published as: US20150301129A1; CN105025693B; US9547049B2; CN105025693A

Abstract

Ein Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren umfasst erste und zweite Abschirmungsteile. Das System kann erste und zweite Feldsensoranordnungen enthalten, die jeweils darin angeordnete Feldsensoren aufweisen. Der erste Abschirmungsteil kann benachbart zu einer Seite und zu einer dritten Seite der ersten Feldsensoranordnung angeordnet sein, und der zweite Abschirmungsteil kann benachbart zu einer zweiten Seite der zweiten Feldsensoranordnung angeordnet sein. Die Abschirmungsteile können beispielsweise aus einem Mu-Metall ausgebildet sein oder sie können eine gebogene Form oder eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,762 mm aufweisen. Es wird auch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung bereitgestellt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft magnetische Sensorsysteme und insbesondere ein Abschirmungssystem für ein magnetisches Sensorsystem in Kraftfahrzeuganwendungen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen nur Hintergrundinformationen mit Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und können den Stand der Technik bilden oder auch nicht.
Getriebe und andere Antriebsstrangkomponenten in Kraftfahrzeugen sind komplexe Mechanismen, die durch Hydrauliksysteme und elektronische Steuerungsmodule gesteuert werden. Um eine korrekte Steuerung bereitzustellen, ist es wünschenswert, über eine Rückmeldung für die Betriebsbedingungen und das Verhalten des Getriebes zu verfügen, während das Getriebe betrieben wird. Zum Beispiel enthalten Getriebe typischerweise mehrere Sensoren, die Informationen an den elektronischen Controller übermitteln, welche den Betriebszustand des Getriebes anzeigen. Diese Sensoren nehmen viele Formen an und führen verschiedene Funktionen aus. Zum Beispiel ist es oft wünschenswert, den Eingriffszustand einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, etwa der Kupplungen, die in einem Doppelkupplungsgetriebe verwendet werden, zu bestimmen. Folglich wird ein oder werden mehrere lineare Verschiebungssensoren verwendet, um die Relativposition der Kupplungen zu messen, um den Eingriffszustand zu bestimmen. Diese Sensoren verwenden oft Magnetfelder und Magnetfeld-Messfühler, um ohne Kontakt mit dem mechanischen Element, das sie messen, eine Ausgabespannung zu erzeugen.
Bei bestimmten Umgebungen ist es jedoch möglich, dass andere nahe gelegene Komponenten möglicherweise einen Magnetfluss absondern, der verursacht, dass die Sensoren den Fluss, der von dem beabsichtigten Magnet ausgesendet wird, falsch messen. Zwar sind aktuelle lineare Verschiebungssensoren für ihren beabsichtigten Zweck nützlich, jedoch gibt es in der Technik Raum für ein verbessertes lineares Verschiebungssensorsystem, das eine Magnetflussstörung in Bereichen eines Getriebes, bei dem verschiedene Komponenten möglicherweise einen Magnetismus zeigen, verringert oder beseitigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Linearsensor-Abschirmungssystem ist ausgestaltet, um einen Magnetfluss von fremden Kraftfahrzeugkomponenten abzuschirmen, so dass ein Fluss von beabsichtigten Magneten genau gemessen werden kann. Ein Element mit hoher magnetischer Permeabilität kann benachbart zu jedem Sensor angeordnet sein, um einen externen Magnetfluss zu absorbieren.
In einer Form, die mit den anderen hier beschriebenen Formen kombiniert werden kann oder von diesen getrennt sein kann, wird ein Linearsensor-Abschirmungssystem bereitgestellt, das erste und zweite Feldsensoranordnungen und ein Abschirmungssystem umfasst. Die erste Feldsensoranordnung weist ein erstes Anordnungsgehäuse auf und das erste Anordnungsgehäuse weist eine erste Seite und eine dritte Seite auf, die sich von der ersten Seite aus erstreckt. Die erste Feldsensoranordnung weist erste und zweite Feldsensoren auf, die um eine Distanz voneinander beabstandet sind, wobei die ersten und zweiten Feldsensoren in dem ersten Anordnungsgehäuse angeordnet sind. Die zweite Feldsensoranordnung weist ein zweites Anordnungsgehäuse auf, und das zweite Anordnungsgehäuse weist eine zweite Seite auf. Die zweite Feldsensoranordnung weist dritte und vierte Feldsensoren auf, die um eine Distanz voneinander beabstandet sind, wobei die dritten und vierten Feldsensoren in dem zweiten Anordnungsgehäuse angeordnet sind. Die zweite Feldsensoranordnung ist benachbart zu der ersten Feldsensoranordnung angeordnet. Das Abschirmungssystem ist benachbart zu den ersten und zweiten Feldsensoranordnungen angeordnet. Das Abschirmungssystem weist einen ersten Abschirmungsteil auf, der benachbart zu der ersten Seite und der dritten Seite angeordnet ist, und das Abschirmungssystem weist außerdem einen zweiten Abschirmungsteil auf, der benachbart zu der zweiten Seite angeordnet ist. Jede Feldsensoranordnung kann ihren eigenen Zielmagneten aufweisen, der an dem mechanischen Element befestigt ist, dessen Position gemessen werden soll. Die Verwendung von zwei Feldsensoren in jeder der Feldsensoranordnungen kann eine differenzielle Messung des jeweiligen Zielmagnetfelds erzeugen.
In einer anderen Form, die mit den anderen hier beschriebenen Formen kombiniert werden kann oder von diesen getrennt sein kann, wird ein Linearsensor-Abschirmungssystem bereitgestellt. Das Linearsensor-Abschirmungssystem enthält eine erste Feldsensoranordnung mit einem ersten Anordnungsgehäuse. Das erste Anordnungsgehäuse weist eine erste Seite auf. Die erste Feldsensoranordnung enthält erste und zweite Feldsensoren, die voneinander um eine Distanz beabstandet sind. Die ersten und zweiten Feldsensoren sind in dem ersten Anordnungsgehäuse angeordnet. Das Linearsensor-Abschirmungssystem enthält außerdem eine zweite Feldsensoranordnung mit einem zweiten Anordnungsgehäuse. Das zweite Anordnungsgehäuse weist eine zweite Seite auf. Die zweite Feldsensoranordnung enthält dritte und vierte Feldsensoren, die um eine Distanz voneinander beabstandet sind. Die dritten und vierten Feldsensoren sind in dem zweiten Anordnungsgehäuse angeordnet. Die zweite Feldsensoranordnung ist benachbart zu der ersten Feldsensoranordnung angeordnet. Ein Abschirmungssystem ist benachbart zu den ersten und zweiten Feldsensoranordnungen angeordnet. Das Abschirmungssystem enthält einen ersten Abschirmungsteil, der benachbart zu der ersten Seite angeordnet ist, und einen zweiten Abschirmungsteil, der benachbart zu der zweiten Seite angeordnet ist. Der erste Abschirmungsteil weist eine Dicke im Bereich von etwa 0,381 mm (0,015 Zoll) bis etwa 0,762 mm (0,030 Zoll) auf und der zweite Abschirmungsteil weist eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,762 mm auf.
Bei noch einer anderen Form, die mit den anderen hier beschriebenen Formen kombiniert werden kann oder von diesen getrennt sein kann, wird ein Linearsensor-Abschirmungssystem zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Linearsensor-Abschirmungssystem enthält eine erste Abschirmung mit einer Dicke in dem Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,762 mm, wobei die erste Abschirmung ausgestaltet ist, um benachbart zu einer ersten Feldsensoranordnung angeordnet zu werden. Das Linearsensor-Abschirmungssystem enthält außerdem eine zweite Abschirmung mit einer Dicke in dem Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,762 mm, wobei die ersten und zweiten Abschirmungen um eine Distanz voneinander beabstandet angeordnet sind.
Bei noch einer weiteren Form, die mit den anderen hier beschriebenen Formen kombiniert werden kann oder von diesen getrennt sein kann, wird ein Linearsensor-Abschirmungssystem zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Linearsensor-Abschirmungssystem enthält eine erste Abschirmung, die ausgestaltet ist, um benachbart zu einer ersten Feldsensoranordnung angeordnet zu werden. Die erste Abschirmung weist einen ersten Abschnitt der ersten Abschirmung und einen zweiten Abschnitt der ersten Abschirmung auf. Der erste Abschnitt der ersten Abschirmung ist allgemein eben, und der zweite Abschnitt der ersten Abschirmung ist allgemein eben. Der zweite Abschnitt der ersten Abschirmung ist allgemein rechtwinklig mit Bezug auf den ersten Abschnitt der ersten Abschirmung angeordnet. Der erste Abschnitt der ersten Abschirmung und der zweite Abschnitt der ersten Abschirmung sind einteilig ausgebildet. Das Linearsensor-Abschirmungssystem enthält außerdem eine zweite Abschirmung, die ausgestaltet ist, um benachbart zu einer zweiten Feldsensoranordnung angeordnet zu werden. Die zweite Abschirmung weist einen ersten Abschnitt der zweiten Abschirmung und einen zweiten Abschnitt der zweiten Abschirmung auf. Der erste Abschnitt der zweiten Abschirmung ist allgemein eben, und der zweite Abschnitt der zweiten Abschirmung ist allgemein eben. Der zweite Abschnitt der zweiten Abschirmung ist allgemein rechtwinklig mit Bezug auf den ersten Abschnitt der zweiten Abschirmung angeordnet. Der erste Abschnitt der zweiten Abschirmung und der zweite Abschnitt der zweiten Abschirmung sind miteinander einstückig ausgebildet. Die ersten und zweiten Abschirmungen sind um eine Distanz voneinander beabstandet angeordnet.
Bei noch einer weiteren Form, die mit den anderen hier beschriebenen Formen kombiniert werden oder von diesen getrennt sein kann, wird eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe bereitgestellt. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung enthält ein Eingabeelement, eine erste Eingabewelle, und eine zweite Eingabewelle. Die erste Eingabewelle weist eine magnetische Permeabilität der ersten Welle auf und die zweite Eingabewelle weist eine magnetische Permeabilität der zweiten Welle auf. Eine erste Kupplungsanordnung verbindet selektiv die erste Eingabewelle mit dem Eingabeelement, und eine zweite Kupplungsanordnung verbindet selektiv die zweite Eingabewelle mit dem Eingabeelement. Ein erstes Betätigungselement weist einen ersten Hauptkörper und einen ersten Permanentmagnet auf, der an dem ersten Hauptkörper befestigt ist. Das erste Betätigungselement ist ausgestaltet, um sich in eine lineare Richtung zu bewegen, um die erste Kupplungsanordnung zu betätigen, um das Eingabeelement mit der ersten Eingabewelle zu verbinden. Ein zweites Betätigungselement weist einen zweiten Hauptkörper und einen zweiten Permanentmagnet auf, der an dem zweiten Hauptkörper befestigt ist. Das zweite Betätigungselement ist ausgestaltet, um sich in eine lineare Richtung zu bewegen, um die zweite Kupplungsanordnung zu betätigen, um das Eingabeelement mit der zweiten Eingabewelle zu verbinden. Ein Sensorsystem enthält eine erste Feldsensoranordnung, eine zweite Feldsensoranordnung und ein Abschirmungssystem. Die erste Feldsensoranordnung weist ein erstes Anordnungsgehäuse auf und das erste Anordnungsgehäuse weist eine erste Seite und eine dritte Seite auf, die benachbart zu der ersten Seite angeordnet ist. Die erste Feldsensoranordnung enthält erste und zweite Feldsensoren, die um eine Distanz voneinander beabstandet sind. Die ersten und zweiten Feldsensoren sind in dem ersten Anordnungsgehäuse angeordnet. Die zweite Feldsensoranordnung weist ein zweites Anordnungsgehäuse auf, und das zweite Anordnungsgehäuse weist eine zweite Seite auf. Die zweite Feldsensoranordnung enthält dritte und vierte Feldsensoren, die voneinander um eine Distanz beabstandet sind. Die dritten und vierten Feldsensoren sind in dem zweiten Anordnungsgehäuse angeordnet. Die zweite Feldsensoranordnung ist benachbart zu der ersten Feldsensoranordnung angeordnet. Das Abschirmungssystem ist benachbart zu den ersten und zweiten Feldsensoranordnungen angeordnet. Das Abschirmungssystem enthält einen ersten Abschirmungsteil, der benachbart zu der ersten Seite und der dritten Seite angeordnet ist, und einen zweiten Abschirmungsteil, der benachbart zu der zweiten Seite angeordnet ist.
Weitere Anwendungsgebiete werden sich aus der hier bereitgestellten Beschreibung ergeben. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele nur zur Veranschaulichung gedacht sind und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
1A ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines beispielhaften Doppelkupplungsgetriebes, die ein beispielhaftes Doppelkupplungs-Betätigungssystem in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt;
1B ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Doppelkupplungsgetriebes von 1A in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung entlang des Kästchens 1B in 1A, die vergrößert wurde, um auf ein Feldsensor-Anordnungssystem zu fokussieren;
2 ist eine Draufsicht auf einen PLCD-Sensor der Feldsensoranordnung von 1A–1B in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten PLCD-Sensors in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts des Antriebsstrangs und des Feldsensor-Anordnungssystems von 1A–3 mit einer ersten Version eines Abschirmungssystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
5A ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Seite der in 1A–4 gezeigten Feldsensoranordnung in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
5B ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Seite der in 1A–5A gezeigten Feldsensoranordnung in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
6A ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Abschirmungsteils der in 1A–5B gezeigten Feldsensoranordnung in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
6B ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Abschirmungsteils der in 1A–5B gezeigten Feldsensoranordnung in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
7 ist eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts des Antriebsstrangs und des Feldsensor-Anordnungssystems von 1A–3 mit einer zweiten Version eines Abschirmungssystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist rein beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken.
Mit Bezug auf 1 ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein (nicht gezeigtes) Getriebe mit zwei Eingängen allgemein durch Bezugszeichen 10 angezeigt. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 ist zum Beispiel eine Doppelkupplung, die in einem Fahrzeugantriebsstrang angeordnet ist. Der Fahrzeugantriebsstrang enthält typischerweise eine Kraftmaschine und ein Getriebe. In der augenblicklichen Ausführungsform ist das Getriebe ein Getriebe mit zwei Eingängen, wobei Drehmoment von der Kraftmaschine über ein Eingabeelement, etwa eine Kurbelwelle 11, an zwei Eingabewellen in dem Getriebe, die eine erste Eingabewelle 12 und ein zweite Eingabewelle 14 umfassen, durch einen selektiven Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 übertragen wird. Die zweite Eingabewelle 14 ist eine Hohlwelle (oder Buchsenwelle), die konzentrisch zu der ersten Eingabewelle 12 ist und diese überlagert. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 ist in einem Getriebegehäuse oder einer Kupplungsglocke 15 angeordnet.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 weist zwei separate und unabhängige Reibungskupplungen 16 und 18 auf, wobei ein Abschnitt von diesen an einem Schwungrad 25 zur Drehung befestigt ist. Das Schwungrad 25 ist an der Kurbelwelle 11 zur Drehung befestigt und ist vorzugsweise ein Schwungrad mit zwei Massen, das ausgestaltet ist, um Vibrationen in der Kurbelwelle 11 zu dämpfen und zu verringern.
Die Reibungskupplungen 16 und 18 enthalten jeweils Reibungselemente 32 bzw. 34. Das Reibungselement 32 ist mit der Eingabewelle 12 verbunden. Das Reibungselement 34 ist mit der Hohlwelle 14 verbunden. Eine Mittelscheibe 30 ist durch ein Lager 28 und Reibungselemente 19, 23 abgestützt, die durch eine Kupplungsanordnungsabdeckung 27 an dem Schwungrad 25 angebracht und zur Drehung befestigt sind. Die Reibungselemente 19, 23 sind an beiden Seiten der Mittelscheibe 30 angeordnet, wobei das erste Reibungselement 32 zwischen dem ersten Reibungselement 19 und der Mittelscheibe 30 angeordnet ist und das zweite Reibungselement 34 zwischen dem zweiten Reibungselement 23 und der Mittelscheibe 30 angeordnet ist.
Die Reibungselemente 19, 23 und die Reibungselemente 32, 34 bilden die dualen Reibungskupplungen 16, 18. Ein selektives Einrücken des ersten Reibungselements 19 und des ersten Reibungselements 32 durch axiale Kompression verbindet die innere Eingabewelle 12 mit dem Schwungrad 25 und der Kurbelwelle 11, und ein selektives Einrücken des zweiten Reibungselements 23 mit dem zweiten Reibungselement 34 durch axiale Kompression verbindet die Eingabehohlwelle 14 mit dem Schwungrad 25 und der Kurbelwelle 11.
Das Koppeln der Kurbelwelle 11 mit den Eingabewellen 12, 14 wird durch axial bewegliche Anwendungselemente 36 bzw. 38 erreicht. Die Anwendungselemente 36 und 38 sind jeweils selektiv in eine axiale Richtung verschiebbar, um eines der Reibungselemente 32 und 34 einzurücken, um die Kurbelwelle 11 mit einer der Eingabewellen 12 und 14 zu koppeln. Die Anwendungselemente 36 und 38 werden durch eine Hebelbetätigungsanordnung 50 selektiv betätigt.
Die Hebelbetätigungsanordnung 50 enthält ein Paar kreisringförmiger Kolben 52 und 54, die in einem Zylindergehäuse 55 angeordnet sind. Die Kolben 52, 54 sind allgemein nicht magnetisch. Das Zylindergehäuse 55 ist relativ zu dem Getriebe drehfest. Kreisringförmige Lageranordnungen 56 und 58 sind jeweils mit Enden der kreisringförmigen Kolben 52 bzw. 54 verbunden. Die kreisringförmigen Kolben 52 und 54 sind zur Verschiebung in dem Zylindergehäuse 55 ausgestaltet, wenn sie durch ein Hydraulikfluid betätigt werden. Die kreisringförmigen Kolben 52 und 54 und die kreisringförmigen Lager 56 und 58 sind radial derart ausgerichtet, dass der kreisringförmige Kolben 52 und das kreisringförmige Lager 56 mit dem Anwendungselement 36 in Eingriff gestellt werden können, um die erste Kupplung 16 selektiv in Eingriff zu stellen, und der kreisringförmige Kolben 54 und das kreisringförmige Lager 58 können mit dem Anwendungselement 38 in Eingriff gestellt werden, um die zweite Kupplung 18 selektiv einzurücken. Die Lageranordnungen 56 und 58 sind Betätigungslager, die eine Torsionsentkopplung der rotierenden Elemente der Doppelkupplung 10 (d. h. der ersten und zweiten Elemente 36 und 38) von den nicht rotierenden Elementen der Betätigungsvorrichtung 50 (d. h. den Kolben 52 und 54) bereitstellen.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 enthält ferner eine Kupplungsbetätigungs-Sensoranordnung 100, die betrieben werden kann, um das Einrücken der Kupplungen 16 und 18 zu erfassen, indem sie die lineare Verschiebung der Kolben 52 und 54 erfasst. Die Sensoranordnung 100 enthält einen inneren permanentmagnetischen linearen kontaktlosen Verschiebungssensor (PLCD-Sensor) 102 und einen äußeren PLCD-Sensor 104. Die PLCD-Sensoren 102, 104 sind in einem Sensorgehäuse 106 angeordnet. Das Sensorgehäuse 106 ist mit dem Zylindergehäuse 55 gekoppelt und ausgestaltet, um die PLCD-Sensoren 102, 104 in der Nähe eines inneren Permanentmagnets 108 bzw. eines äußeren Permanentmagnets 110 zu positionieren. Der innere Magnet 108 ist mit dem kreisringförmigen Kolben 54 gekoppelt, und der äußere Magnet 110 ist mit dem kreisringförmigen Kolben 52 gekoppelt. Die PLCD-Sensoren 102, 104 können betrieben werden, um ein Magnetfeld zu detektieren, das durch den Magnetfluss der Magnete 108, 110 induziert wird, wenn sie durch eine Verschiebung der kreisringförmigen Kolben 52 und 54 verschoben werden. Die Magnete 108 und 110 sind rechtwinklig zueinander gepolt, und Magnetfelderfassungselemente 112 und 114 für jeden der Sensoren 102, 104 sind so orientiert, dass ihre Felderfassungsrichtung parallel zu ihren jeweiligen Magneten ist, um ein Übersprechen zwischen dem PLCD 102 und dem PLCD 104 zu minimieren. Zwischen den Magnetfelderfassungselementen 112 und 114 am PLCD 102 ist ein Flusskonzentrationselement 120 enthalten.
Ein Abschirmungssystem 130 ist bereitgestellt, um die PLCD-Sensoren 102, 104 von äußeren Magnetfeldern abschirmen, mit anderen Worten von Magnetfeldern, die nicht von den Magneten 108, 110 stammen. Das Abschirmungssystem 130 enthält einen ersten Abschirmungsteil 132 und einen zweiten Abschirmungsteil 134, welche nachstehend in größerem Detail beschrieben werden.
Mit Bezug nun auf 2 und 3 werden PLCD-Sensoren 102 und 104 beschrieben. Da beide Sensoren in dieser Ausführungsform ähnlich funktionieren, wird auf den inneren PLCD-Sensor 102 Bezug genommen mit dem Verständnis, dass die hier bereitgestellte Beschreibung auf den äußeren PLCD-Sensor 104 anwendbar ist. Der PLCD-Sensor 102 enthält einen ersten Feldsensor 112 und einen Feldsensor 114. Der erste Feldsensor 112 enthält einen magnetischen Kern 112A, der von einer Spule 112B umgeben ist. Analog enthält der zweite Feldsensor 114 einen magnetischen Kern 114A, der von einer Spule 114B umgeben ist. Die beiden Feldsensoren 112 und 114 sind in einem nicht magnetischen isolierenden Material 116 gelagert, das an einem Substrat oder einem Träger 118 befestigt ist. Als Beispiel kann das nicht magnetische isolierende Material 116 ein Kunststoff sein, etwa eine gedruckte Leiterplatte (PCB). Der erste Feldsensor 112 ist von dem zweiten Feldsensor 114 axial beabstandet und von diesem entfernt. Ein flussleitendes Element 120, das auf die magnetischen Kerne 112A, 114A ausgerichtet ist, kann in dem nicht magnetischen isolierenden Material 116 zwischen dem ersten und zweiten Feldsensor 112, 114 angeordnet sein.
Mit Bezug nun auf 4 ist der Fluss in der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 schematisch veranschaulicht. Die Sensormagnete 108, 110 sondern ein Magnetfeld 111 ab, welches von den Feldsensoren 112, 114 von einem der PLCD-Sensoren 102, 104 detektiert werden können. Auch andere Teile der Drehmomentübertragungsvorrichtung 10 können ein Magnetfeld erzeugen, etwa die Hohlwelle 14. Diese Magnetisierung ist ungewollt und stört die gewünschten Positionserfassungsfähigkeiten des PLCD 102 und 104. Beispielsweise kann die Hohlwelle 14 einen magnetischen Hot Spot 136 aufweisen, der ein äußeres Magnetfeld 138 erzeugt. Das Abschirmungssystem 130 einschließlich eines oder mehrerer der Abschirmungsteile 132, 134 ist so konstruiert, dass das von dem Hot Spot 136 der Hohlwelle 14 oder von einem anderen magnetischen Teil erzeugte äußere Magnetfeld 138 umgeleitet wird, so dass das äußere Magnetfeld 138 von den PLCD-Sensoren 102, 104 nicht detektiert wird.
Mit Bezug nun auf 1B weist die erste Sensoranordnung 102 eine erste Seite 140 und eine dritte Seite 144 auf, die sich unter einem Winkel von etwa neunzig Grad von der ersten Seite 140 weg erstreckt. Die zweite Feldsensoranordnung 104 weist eine zweite Seite 142 und eine vierte Seite 146 auf, die sich von sowohl der ersten Seite 140 als auch der zweiten Seite 142 aus unter einem Winkel von etwa neunzig Grad erstreckt. Die erste, zweite, dritte und vierte Seite 140, 142, 144, 146 bezeichnen die Seiten der Sensoranordnungen 102, 104 selbst, vordem Hinzufügen des Abschirmungssystems 130 entlang der Ränder der Sensoranordnungen 102, 104. Die vierte Seite 146 verbindet die erste und zweite Seite 140, 142, wobei die erste und zweite Seite 140, 142 zueinander parallel sind. In diesem Beispiel sind die erste und zweite Feldsensoranordnung 102, 104 miteinander verbunden, und ihr Gehäuse 106 kann gemeinsam ausgebildet sein, wie in 1B veranschaulicht ist. Eine abgeschrägte Ecke 147 ist zwischen der ersten und vierten Seite 140, 146 angeordnet. Eine fünfte Seite 149 ist unter einem Winkel von etwa neunzig Grad zu der zweiten Seite 142 benachbart zu der zweiten Seite 142 angeordnet.
Mit Bezug nun auf 1B, 5A, 5B, 6A und 6B wird das Abschirmungssystem 130 gezeigt und im Detail beschrieben. Bei dem veranschaulichten Beispiel weist der erste Abschirmungsteil 132 ein erstes Segment 148 auf, das benachbart zu und in Kontakt mit der ersten Seite 140 der ersten Feldsensoranordnung 102 angeordnet ist. Der erste Abschirmungsteil 132 weist außerdem ein drittes Segment 150 auf, wobei das dritte Segment 150 benachbart zu und in Kontakt mit der dritten Seite 144 der ersten Sensoranordnung 102 angeordnet ist. Folglich weist der erste Abschirmungsteil 132 eine erste Biegung 152 um etwa 90 Grad in dem ersten Abschirmungsteil 132 auf, wobei die erste Biegung 152 das erste und dritte Segment 148, 150 verbindet. Folglich erstreckt sich das dritte Segment 150 allgemein rechtwinklig von und mit Bezug auf das erste Segment 148. Daher ist der erste Abschirmungsteil 132 entlang der Außenränder der ersten Feldsensoranordnung 102 angeordnet, wenn der Abschirmungsteil 132 damit zusammengebaut ist.
Der zweite Abschirmungsteil 134 weist ein zweites Segment 154 auf, das benachbart zu und in Kontakt mit der zweiten Seite 142 der zweiten Feldsensoranordnung 104 angeordnet ist. Der zweite Abschirmungsteil 134 weist außerdem ein viertes Segment 156 auf, wobei das vierte Segment 156 benachbart zu und in Kontakt mit der vierten Seite 146 der zweiten Feldsensoranordnung 104 angeordnet ist. Folglich weist der zweite Abschirmungsteil 134 eine zweite Biegung 158 um etwa neunzig Grad in dem zweiten Abschirmungsteil 134 auf, wobei die zweite Biegung 158 das zweite und vierte Segment 154, 156 verbindet. Daher erstreckt sich das vierte Segment 156 allgemein rechtwinklig von und mit Bezug auf das zweite Segment 154.
Ein fünftes Segment 160 des zweiten Abschirmungsteils 134 ist benachbart zu und in Kontakt mit der fünften Seite 149 der zweiten Feldsensoranordnung 104 angeordnet. Der zweite Abschirmungsteil 134 weist eine dritte Biegung 162 um etwa neunzig Grad in dem zweiten Abschirmungsteil 134 auf, wobei die dritte Biegung 162 das zweite Segment 154 und das fünfte Segment 160 verbindet. Daher erstreckt sich das fünfte Segment 160 allgemein rechtwinklig von und mit Bezug auf das zweite Segment 154. Das vierte und fünfte Segment 156, 160 sind zueinander allgemein parallel. Ein sechstes Segment 164 des zweiten Abschirmungsteils 134 erstreckt sich von dem vierten Segment 156 unter einem Winkel von etwa 135°, wobei das sechste Segment 164 die abgeschrägte Ecke 147 kontaktiert. Folglich ist der zweite Abschirmungsteil 134 entlang der Außenränder der zweiten Feldsensoranordnung 104 angeordnet, wenn der Abschirmungsteil 134 damit zusammengebaut ist.
In der veranschaulichten Ausführungsform sind der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 voneinander um eine Distanz beabstandet und kontaktieren einander nicht. In einer anderen Ausführungsform jedoch können der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 miteinander verbunden sein und/oder einheitlich als ein Stück ausgebildet sein. Darüber hinaus sind in der veranschaulichten Ausführungsform das erste und dritte Segment 148, 150 des ersten Abschirmungsteils 132 einheitlich als ein Stück ausgebildet, jedoch können in einer anderen Ausführungsform das erste und dritte Segment 148, 150 aus zwei verbundenen Teilen ausgebildet sein oder aus zwei Teilen, die voneinander getrennt sind. Analog sind das zweite, vierte, fünfte und sechste Segment 154, 156, 160, 164 so veranschaulicht, dass sie einheitlich als ein Stück ausgebildet sind, jedoch kann in einer anderen Ausführungsform jedes der zweiten, vierten, fünften und sechsten Segmente 154, 156, 160, 164 aus miteinander verbundenen Teilen oder getrennten Teilen oder einigen verbundenen und einigen getrennten Teilen ausgebildet sein. Darüber hinaus können, falls gewünscht, bei bestimmten Ausführungsformen eines oder mehrere der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Segmente 148, 150, 154, 156, 160, 164 weggelassen sein. Jedes Segment 148, 150, 154, 156, 160, 164 ist so veranschaulicht, dass es allgemein flach und eben ist, jedoch können auf Wunsch andere Konfigurationen verwendet werden.
Der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 können, falls gewünscht, auch zusätzliche Merkmale aufweisen. Zum Beispiel kann der erste Abschirmungsteil 132 siebte und achte ebene Segmente 166, 168 aufweisen, die sich von dem ersten Segment beispielsweise unter Winkeln von etwa 135° erstrecken, sofern gewünscht, um zusätzliche Teile der ersten Feldsensoranordnung 102 abzuschirmen. Analog kann der zweite Abschirmungsteil 134 neunte und zehnte ebene Segmente 170, 172 aufweisen, die sich beispielsweise unter Winkeln von etwa 135° von dem zweiten Segment 154 aus erstrecken. Ferner kann der zweite Abschirmungsteil 134 elfte und zwölfte ebene Segmente 174, 176 aufweisen, die sich beispielsweise unter Winkeln von etwa 135° von dem neunten bzw. zehnten Segment 170, 172 aus erstrecken. Daher können das elfte und zwölfte Segment 174, 176 allgemein rechtwinklig mit Bezug auf das zweite Segment 154, das erste Segment 148 und das vierte Segment 156 angeordnet sein, wie in 5A, 5B und 6B veranschaulicht ist.
Bei einigen Varianten können der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 jeweils Dicken im Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,762 mm aufweisen. Mit anderen Worten kann als Beispiel jedes Segment 148, 150, 154, 156, 160, 164, 166, 168, 170, 172, 174, 176 eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,762 mm aufweisen. Das Material kann eine maximale Koerzivität von 2 Oerstad oder 160 A/m aufweisen.
Bei einigen Varianten können der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 aus einem Material gebildet sein, das eine höhere magnetische Permeabilität aufweist als 5120-Stahl. Bei einigen Formen können der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 aus einem Material gebildet sein, das eine relative magnetische Permeabilität von mindestens 80.000 aufweist. Bei einigen Beispielen können der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 teilweise oder vollständig aus Mu-Metall ausgebildet sein. Mu-Metall kann etwa 77% Nickel, etwa 16% Eisen, etwa 5% Kupfer und etwa 2% Chrom oder Molybdän enthalten. In 1–6B sind der erste und zweite Abschirmungsteil 132, 134 so gezeigt, dass sie vollständig aus Mu-Metall ausgebildet sind.
Mit Bezug nun auf 7 ist ein weiteres Beispiel für Fluss in einer Drehmomentübertragungsvorrichtung 210 veranschaulicht, das eine magnetische Hohlwelle 214 und erste und zweite Feldsensoren 312, 314 eines PLCD-Sensors 302, 304 aufweist. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 210, die Feldsensoren 312, 314 und die PLCD-Sensoren 302, 304 können jeweils gleich denjenigen sein, die vorstehend in 1–5B beschrieben sind. Beispielsweise ist ein Flusskonzentrationselement 320 zwischen den Feldsensoren 312, 314 angeordnet. Der einzige Unterschied in 7 ist das Abschirmungssystem 330.
Wie die vorstehend beschriebenen Sensormagnete 108, 110 geben auch die Sensormagnete 308, 310 ein Magnetfeld 311 ab, welches von den Feldsensoren 312, 314 von einem der PLCD-Sensoren 302, 304 detektiert werden kann. Jedoch können auch andere Teile der Drehmomentübertragungsvorrichtung 210 ein Magnetfeld erzeugen, etwa die Hohlwelle 214. Beispielsweise kann die Hohlwelle 214 einen magnetischen Hot Spot 336 aufweisen, der ein äußeres Magnetfeld 338 erzeugt. Das Abschirmungssystem 330, das einen oder mehrere der Abschirmungsteile 332, 334 enthält, kann das äußere Magnetfeld 338, das von dem Hot Spot 336 der Hohlwelle 214, oder von einem anderen magnetisierten Teil erzeugt wird, umleiten, so dass das äußere Magnetfeld 338 von den PLCD-Sensoren 302, 304 nicht detektiert wird.
In 7 enthält das Abschirmungssystem 330 eine Verbundabschirmung mit einer ersten Schicht 380, die aus Mu-Metall gebildet ist, und einer zweiten Schicht 382, die aus Stahl gebildet ist, beispielsweise aus 1010-, 1008- oder 1018-Stahl. Die Dicke der beiden Schichten 380, 382 zusammen kann als Beispiel in dem Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,762 mm liegen. Bei einigen Formen kann die Mu-Metallschicht 380 etwa 25% der Dicke der beiden Schichten 380, 382 zusammen umfassen. Bei einigen Beispielen kann die Mu-Metallschicht 380 eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,0508 mm bis etwa 3,175 mm aufweisen. Beispielsweise kann die Mu-Metallschicht 380 eine Dicke von etwa 0,0508 mm, von etwa 0,1016 mm, von etwa 0,1524 mm, von etwa 0,2032 mm, von etwa 0,254 mm von etwa 0,3556 mm, von etwa 0,508 mm, von etwa 0,635 mm, von etwa 0,762 mm, von etwa 1,016 mm, von etwa 1,27 mm, von etwa 1,5748 mm, von etwa 2,413 mm oder von etwa 3,175 mm aufweisen. Das Mu-Metall ist wegen seiner Permeabilitätseigenschaften vorhanden und Stahl stellt eine höhere Sättigungsmagnetisierung bereit.
Das Abschirmungssystem 330 kann eine einzige rechteckige Abschirmung umfassen, die aus der ersten und zweiten Schicht 380, 382 gebildet ist, oder alternativ kann das Abschirmungssystem 330 mehrere Teile und Gestalten aufweisen, wie es etwa mit Bezug auf das Abschirmungssystem 130 beschrieben ist, das in 1–6B gezeigt und beschrieben ist. Mit anderen Worten können Verbundschicht-Abschirmungen anstelle der Einzelschicht-Abschirmungen die in 1–6B gezeigt sind, verwendet werden.
Obwohl die Abschirmungssysteme 110, 330 in einem Kraftfahrzeuggetriebe 10, 210 veranschaulicht sind, können sie alternativ in anderen Antriebsstrangsystemen verwendet werden, als Beispiel etwa in einem Verteilergetriebe, einem Heckantriebsmodul oder einer Kraftübertragungseinheit (PTU). Außerdem können die Abschirmungssysteme 130, 330 in einem Automatikgetriebe oder einem Schaltgetriebe verwendet werden.
Die Beschreibung der Erfindung ist rein beispielhaft und Variationen, die vom Geist der Erfindung nicht abweichen, sollen im Umfang der Erfindung liegen. Diese Variationen sollen nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren, umfassend: eine erste Feldsensoranordnung mit einem ersten Anordnungsgehäuse, wobei das erste Anordnungsgehäuse eine erste Seite und eine dritte Seite aufweist, die sich von der ersten Seite aus erstreckt, wobei die erste Feldsensoranordnung erste und zweite Feldsensoren umfasst, die voneinander um eine Distanz beabstandet sind, wobei die ersten und zweiten Feldsensoren in dem ersten Anordnungsgehäuse angeordnet sind; eine zweite Feldsensoranordnung, die ein zweites Anordnungsgehäuse aufweist, wobei das zweite Anordnungsgehäuse eine zweite Seite aufweist, wobei die zweite Feldsensoranordnung dritte und vierte Feldsensoren umfasst, die voneinander um eine Distanz beabstandet sind, wobei die dritten und vierten Feldsensoren in dem zweiten Anordnungsgehäuse angeordnet sind, wobei die zweite Feldsensoranordnung benachbart zu der ersten Feldsensoranordnung angeordnet ist; ein Abschirmungssystem, das benachbart zu der ersten und zweiten Feldsensoranordnung angeordnet ist, wobei das Abschirmungssystem einen ersten Abschirmungsteil, der benachbart zu der ersten Seite und der dritten Seite angeordnet ist, und einen zweiten Abschirmungsteil, der benachbart zu der zweiten Seite angeordnet ist, umfasst.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 1, wobei das zweite Anordnungsgehäuse eine vierte Seite aufweist, die sich von der zweiten Seite aus erstreckt, wobei der zweite Abschirmungsteil benachbart zu der vierten Seite angeordnet ist.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 2, wobei die vierte Seite mit der ersten Seite verbunden ist.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 3, wobei der erste Abschirmungsteil die erste und dritte Seite kontaktiert und der zweite Abschirmungsteil die zweite und vierte Seite kontaktiert.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 3, wobei der erste Abschirmungsteil einen ersten Abschnitt des ersten Abschirmungsteils aufweist, der benachbart zu der ersten Seite angeordnet ist, wobei der erste Abschirmungsteil einen zweiten Abschnitt des ersten Abschirmungsteils aufweist, der benachbart zu der dritten Seite angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt des ersten Abschirmungsteils allgemein eben ist, wobei der zweite Abschnitt des ersten Abschirmungsteils allgemein eben ist, wobei sich der zweite Abschnitt des ersten Abschirmungsteils allgemein rechtwinklig mit Bezug auf den ersten Abschnitt des ersten Abschirmungsteils erstreckt.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 5, wobei der zweite Abschirmungsteil einen ersten Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils aufweist, der benachbart zu der zweiten Seite angeordnet ist, wobei der zweite Abschirmungsteil einen zweiten Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils aufweist, der benachbart zu der vierten Seite angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils allgemein eben ist, wobei der zweite Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils allgemein eben ist, wobei sich der zweite Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils allgemein rechtwinklig mit Bezug auf den ersten Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils erstreckt.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 6, wobei der erste Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils mit dem zweiten Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils einstückig ausgebildet ist, und wobei der erste Abschnitt des ersten Abschirmungsteils mit dem zweiten Abschnitt des ersten Abschirmungsteils einstückig ausgebildet ist.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 7, wobei das erste und das zweite Abschirmungsteil ein Mu-Metall umfassen, wobei der erste Abschnitt des ersten Abschirmungsteils, der zweite Abschnitt des ersten Abschirmungsteils, der erste Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils und der zweite Abschnitt des zweiten Abschirmungsteils jeweils eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,381 mm bis etwa 0,726 mm aufweisen.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 8, wobei der erste Feldsensor einen ersten magnetischen Kern aufweist, der von einer ersten Spule umgeben ist, der zweite Feldsensor einen zweiten magnetischen Kern aufweist, der von einer zweiten Spule umgeben ist, der dritte Feldsensor einen dritten magnetischen Kern aufweist, der von einer dritten Spule umgeben ist und der vierte Feldsensor einen vierten magnetischen Kern aufweist, der von einer vierten Spule umgeben ist.
Abschirmungssystem für lineare magnetische Sensoren nach Anspruch 9, ferner umfassend einen ersten Kolben mit einem ersten Hauptkörper und mit einem ersten Permanentmagnet, der an dem ersten Hauptkörper befestigt ist, wobei der erste Kolben ausgestaltet ist, um sich in einer linearen Richtung zu bewegen und zu einer linearen Verschiebung des ersten Kolbens zu führen, wobei der erste und zweite Feldsensor betrieben werden können, um die lineare Verschiebung des ersten Kolbens zu erfassen, wobei das Abschirmungssystem für lineare Sensoren ferner eine erste Kupplungsanordnung umfasst, die durch den ersten Kolben selektiv eingerückt werden kann, wobei das Abschirmungssystem für lineare Sensoren ferner einen zweiten Kolben umfasst, der einen zweiten Hauptkörper und einen zweiten Permanentmagnet, der an dem zweiten Hauptkörper befestigt ist, aufweist, wobei der zweite Kolben ausgestaltet ist, um sich in eine lineare Richtung zu bewegen und zu einer linearen Verschiebung des zweiten Kolbens zu führen, wobei der dritte und vierte Feldsensor betrieben werden können, um die lineare Verschiebung des zweiten Kolbens zu erfassen, wobei das Abschirmungssystem für lineare Sensoren ferner eine zweite Kupplungsanordnung umfasst, die durch den zweiten Kolben selektiv eingerückt werden kann.