用于感测摆动杠杆的倾斜的设备、尤其是操纵杆制造技术

一种用于感测摆动杠杆(2、2

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于感测摆动杠杆的倾斜的设备、尤其是操纵杆


[0001]本专利技术涉及一种用于感测摆动杠杆的倾斜角的设备，其具有：围绕旋转点相对于预给定的轴线能倾斜的摆动杠杆；布置在所述摆动杠杆上的且能与所述摆动杠杆一起运动的磁体装置；与所述摆动杠杆间隔开的且构造用于感测磁场的传感器装置；以及具有用于根据所感测的磁场来求取所述倾斜角的评估装置，其中，所述磁体装置具有至少一个永磁体，所述永磁体具有柱状构型和单轴磁化部。

技术介绍

[0002]此类的设备在本领域中是众所周知的，例如在用于工作机器的操纵杆或控制设备的构型中。通过使摆动杠杆围绕预给定的轴线从其静止位置(即从为零的极角开始，在这个极角中摆动杠杆的轴线与预给定的轴线同轴地走向)倾斜出来，在这些设备中，与摆动杠杆连接且与该摆动杠杆一起运动的柱状的、尤其是柱体的永磁体相对于传感器装置一起倾斜，这通过垂直且横向于预给定的轴线的磁场分量的变化来反映并且因此反映在相应的传感器信号的变化中。评估装置例如在此在实用的球坐标系中从传感器值求取所寻求的倾斜角，该倾斜角也称为极角。
[0003]为了扩展摆动杠杆在这样的控制设备或者说操纵杆中的功能，存在这种需求：使摆动杠杆不仅围绕预给定的旋转点在方位角和极上运动，而且还附加横向地在与摆动杠杆的轴线同轴的方向上运动。所描述的与摆动杠杆在0和360
°
之间的方位圆位置无关的、极角的探测受到杠杆臂的附加自由度的严重干扰，因为在传感器位置处主导的磁场既取决于调设的极角，又取决于倾斜杠杆与其轴线同轴地从其静止位置中出来的平移偏转。<br/>
技术实现思路

[0004]就这方面而言，本专利技术基于下述任务：扩展用于感测摆动杠杆的倾斜角的传统设备，使得能够通过简单地评估感测到的磁场求取所述倾斜角，而基本上与摆动杠杆在预给定的偏转区域上的、与其轴线同轴实施的平移偏转无关。优选，在大约0到25
°
之间的范围内的倾斜角或者说极角的通常角度范围内也应实现倾斜角的这种求取。
[0005]当前本专利技术已经利用具有权利要求1的特征的用于感测摆动杠杆的倾斜角的设备解决了这个任务。
[0006]在此，根据本专利技术的设备的特征在于，所述摆动杠杆与其轴线同轴地在朝向所述传感器装置的方向上以能平移偏转的方式被保持或者说被支承，并且所述永磁体在其面向所述传感器装置的端侧处在预给定的轴向端部区段上按照柱体的方式在径向上逐渐变细。
[0007]根据本专利技术的设备基于下述基本构想：在具有扩展的功能的设备中提供摆动杠杆的倾斜角的简单求取，其方式是，具有单轴磁化部的柱状的永磁体在面向传感器装置的轴向端部区段中具有特定的构型，以调设在传感器装置的位置处感测到的磁场与倾斜角或者说极角之间的预给定的关系，使得倾斜角的求取基本上与杠杆的圆位置(方位角)和/或摆动杠杆与其轴线同轴的平移偏转无关。因此，除了关于旋转点的、用于调设预给定的极角并
且同时调设预给定的方位角的可运动性之外，具有扩展功能的根据本专利技术的设备还能够具有在摆动杠杆的轴线的方向上的平移可运动性并且设置为，借助感测与摆动杠杆一起运动的永磁体在静止位置主导的磁场来求取摆动杠杆的与极角相关的且与所调设的方位角无关以及与摆动杠杆的平移偏转无关的位置
[0008]说明语“按照柱体的方式在径向上逐渐变细”指的是一种在径向上逐渐变细部，该在径向上逐渐变细部不必在任何情况下都相对于永磁体的轴线圆形地、尤其是相应于截锥体地圆形地构造。永磁体的表面在逐渐变细的区域中的弯曲部例如也能够具有凹入或凸出的区段或者说与理想圆形形状的凹入或凸出的偏差。说明语“所述摆动杠杆
……
在朝向所述传感器装置的方向上以能平移偏转的方式被保持或者说被支承”指的是：摆动杠杆能够至少以一个运动分量在预给定的方向上平移运动。在摆动杠杆不倾斜的情况下，摆动杠杆轴线平行于预给定的轴线，使得平移运动在此能够与预给定的轴线平行或者说同轴地进行。说明语“永磁体的单轴磁化部”能够指永磁体的、平行于永磁体的轴线的单轴的磁化部，该永磁体例如能够是柱状的。在此，“柱状构型”能够表示：在轴向方向上包括至少一个柱形区段和/或至少在轴向区段上存在旋转对称。
[0009]在以下一般性描述、附图、附图说明和从属权利要求中给出本专利技术的扩展方案和根据本专利技术的另外的特征。
[0010]实用地，根据本专利技术的设备包括静止部分(尤其是壳体)以及相对于其可运动的部分(即摆动杠杆)，传感器装置能够布置或者说紧固在该静止部分上，该可运动的部分能够相对于静止部分被支承，使得它关于旋转点能扭转且能倾斜地被支承以调设预给定的极角和预给定的方位角，其中，摆动杠杆还能够与其轴线同轴地以能平移运动的形式被支承，该轴线优选穿过该旋转点。
[0011]实用地能够设置，构造为用于提供测量值以在评估装置中求取倾斜角的传感器装置设置为，感测轴向磁通量密度(即平行于预给定的方向的磁通量密度)和相对于其横向的、即径向的磁通量密度。为了与摆动杠杆的相应的圆位置无关地感测横向磁通量密度，能够设置，传感器装置构造为三分量传感器，该三分量传感器能够求取在三个彼此垂直的方向上的磁通量密度。优选地能够设置，将传感器装置构造为霍尔传感器。然而，在本专利技术的范畴内也可使用其他磁场传感器，例如磁阻传感器。
[0012]用于求取倾斜角的评估装置能够设置为，形成传感器装置的测量信号值的比值，其中，代入该比值中的测量信号说明在彼此不同、尤其是彼此垂直的方向上的相应的磁通量密度。例如能够设置，说明在径向方向上的磁通量密度的测量信号值被代入到对此在垂直的方向上(即在预给定的方向上)的磁通量密度的测量信号的比值中。这种预给定的方向相应于能倾斜的摆动杠杆的轴线或者说永磁体在摆动杠杆在极角方面位于零位置时的轴线。在一个实施方式中，如此求取的比值能够与所寻求的倾斜角成比例，其中，通过形成该比值，由摆动杠杆的平移移动产生的径向或者说横向磁场的变化通过轴向磁场的、由摆动杠杆的平移运动产生的相应变化基于永磁体的特定构型而基本上得到补偿。因此，根据本专利技术，摆动杠杆的平移运动对倾斜角的求取的影响在大约+/
‑
30
°
之间的通常倾斜角范围内变得可以忽略不计。在这个实施方式中，在永磁体的预给定的轴向端部区段的延伸部上以在径向上逐渐变细的柱体的形式或者说按照截锥体的方式的所描述的构型能够构造为，使得两个测量信号值的所描述的比值与所寻求的倾斜角或者说极角成比例并且还至少在大
约+/
‑
30
°
之间的通常倾斜角范围内与摆动杠杆在相对于其轴线的方向上的可能的横向偏转无关。
[0013]此外，利用形成测量信号值的比值能够补偿或者说至少部分地消除在永磁体中可能存在的磁材料波动和/或由温度变化引起的磁场的变化。尤其地，利用所描述的倾斜角的求取和上面阐述的永磁体的构型能够实现，测量信号值的求取的比值直接说明(可能包括比例因子在内)倾斜角，使得在测量信号值的商和所寻求的倾斜角之间提供简单的线性关系。
[0014]在实用的实施方式中，根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于感测摆动杠杆(2、2
’
)的倾斜角(α)的设备、尤其是操纵杆，其具有：围绕旋转点(S)相对于预给定的轴线(Z)能倾斜的摆动杠杆(2、2
’
)；布置在所述摆动杠杆上且能与所述摆动杠杆一起运动的磁体装置；以及与所述摆动杠杆间隔开的且构造用于感测磁场的传感器装置(5)；以及具有用于根据所感测的磁场来求取所述倾斜角的评估装置，其中，所述磁体装置具有至少一个永磁体(3、3
’
)，所述永磁体具有柱状构型和单轴磁化部，其特征在于，所述摆动杠杆(2、2
’
)与其轴线同轴地在朝向所述传感器装置(5)的方向上以能平移偏转的方式被保持，并且所述永磁体(3、3
’
)在其面向所述传感器装置(5)的端侧处在预给定的轴向端部区段的延伸部上按照柱体的方式在径向上逐渐变细。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器装置(5)设置用于感测轴向磁通量密度(Bz)和横向(径向)磁通量密度(Brad)。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，用于求取所述倾斜角(α)的所述评估装置设置为用于形成所述传感器装置(5)的两个测量信号值的比值，其中，所述两个测量信号说明在彼此不同的方向上的相应的磁通量密度(Bz、Brad)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述永磁体(3、3
’
)在其面向所述传感器装置(5)的端侧处构造成截锥体状。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述永磁体(3、3
’
)构造成旋转对称。6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，在具有不倾斜的摆动杠杆(2、2
’
)的运行位态中，所述摆动杠杆(2、2
’
)的旋转点(S)布置在所述永磁体的轴向延伸部内的所述预给定的轴线(z)上。7.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，在具有不倾斜的摆动杠杆(2、2
’
)的运行位态中，所述摆动杠杆(2、2
’
)的旋转点(S)布置在所述永磁体上方的所述预给定的轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：马克斯贝尔曼有限公司，
类型：发明
国别省市：