专利名称：发射轮组件的制作方法
技术领域：
本描述报告涉及与通过特定感光环和特定电容传感器的组合构成的一种发射轮组件以及环形再充电装置相关的发明专利，所述环可以产生电场，具有临时初始电荷，且在其操作期间通过再充电装置再充电，并且电容传感器能通过电场感光；所述组件已经发展到特定的汽车应用中和/或需要用于识别和监测旋转、位置、角度、速度和旋转部件的其它它属性的设备的相关应用中，该装置具有低成本和长使用寿命。
背景技术：
许多装置具有旋转部件，如轴和其它它旋转部件，其要求具有它们的被监测和识别的旋转系统，以便它们的操作发生在理想参数内和/或满足其它目的。为了这个目的，这些旋转部件与传感器组件关联在一起，通常且主要由以下部件组成围绕旋转部件装配的感光装置；靠近感光装置装配的适当的传感器装置；例如由感光装置产生的磁场一样的感光工具，其使传感器具有感光性，一旦具有感光性，则被转换，产生信号；和能处理产生的信号的专门的电路。这种类型的装置通常使用在汽车工业中，例如，在电子燃油喷射系统中，以监测曲轴位置，对发动机的管理和平顺操作是关键的，实现更少的燃油消耗，较少的环境排放，较低的噪声密度以及其它。霍尔效应、AMR、或GiOR磁传感器通常使用在这些应用中。然而，汽车应用中的这种霍尔传感器元件的限制之一是成本高。实际上，汽车包括大量零件且通常具有相当高的成本。因此，除了要求技术质量，它们的组成零件的设计总是寻求降低成本，因此，总的来说，这些零件可导致整体上用于车辆的更低的成本。
发明内容
发明目的因此，为了克服上述问题，研究使用电容旋转传感器组件的可能性，电容旋转传感器组件能满足汽车应用技术规范，具有更低的成本。市场中可获得的电容传感器，也称为接近传感器，其本质上是由两个导电终端 (正极和负极)和分离终端的介质体构成。当任意主体接近感应表面时，介质性能内发生变化，而改变电容元件内存在的电荷量，引起传感器信号转变，这些传感器根据这些应用这一概念。因此，在汽车应用中，已经发现感光环干涉传统的电容传感器的方式看起来在技术上是复杂的。因此，需要克服的第一个技术挑战是开发一种特定的感光环，该感光环能干涉电容传感器，不同于在市场上已知的传统电容传感器系统中所具有的。考虑到这些，可以预期能产生电场的电子充电感光环，和能通过该电场感应以便产生信号的特定电容传感器的开发。因此，本发明的目的之一，本专利的主题，包括提供一种感光环，其类似于“背景技术”中的感光环，然而研究由这种感光环或与其连接的元件所发射的电场的影响，可使特定的电容传感器具有感光性。另一个目的在于提供一种特定的电容传感器，其能“读取”由感光环或与其连接的元件所产生的特定电场，并产生信号。为了这个目的，在实施例的可能性中，用于这种感光环的开发线从开发能存储电荷(表面的或通过电偶极子)的特定材料开始，并开发用于感光环上的应用的过程，伴随用于电介质材料的充电过程。在开发的初始评估期间，发现用于电介质材料的充电过程可以通过使用所述的现有技术中的电晕离子化过程来完成，例如，专利US 3，924，324和US 3，702，493中所述的， 或通过使用现有技术中的充电过程来完成，例如，专利US 4, 441,038中所述的。尽管市场中可获得的材料能存储电荷，且能将这些电荷结合(充电)进材料中，其可使用在开发用于发射轮组件的充电感光环中，但还发现另一个必须克服的技术挑战，尤其是在汽车应用中，即自然物理影响的存在，其总是寻求电荷之间的平衡。在这种情况下， 在环境中扩散的电荷与沉积在合并入感光环中的电介质材料中的电荷相互作用，中和沉积的电荷。因此，由于电子中和的影响，感光环随着时间的过去失去电荷密度，直到不再产生电信号，电容传感器能通过该电信号动作，因此失去其功能。已经发现在市场中已知的材料可通过上述过程充电，当保持在开放环境中时，保持不超过一年，因此对于工业应用没有技术可行性，尤其是在汽车领域，其要求十年以上的耐久性。因此，需要克服的另一个技术挑战是使得其使用寿命最初达不到工业应用的产品可用，尤其是在汽车领域，其要求多于十年的耐久性。因此，本专利的另一个目的在于提供一种充电感光环，该充电感光环产生能使特定电容传感器具有感光性的电场，同时能在适合满足工业应用的一段时期保持电荷，尤其是汽车领域，其要求多于十年的耐久性和低成本。
发明内容
因此，考虑并为了克服上述问题，同时为了达到已列举的目的，开发了一种发射轮组件，本发明的主题基本由以下部件组成充电的环形主体或并入的充电元件，其围绕待监测的旋转部件连接装配，其产生电场，使特定电容传感器具有感光性，所述环最初具有临时电荷并在其操作期间通过摩擦再充电；用于对感光环再充电的静电装置，基本由摩擦元件组成，该摩擦元件在环操作期间在环上引起摩擦；特定电容传感器，基本由以布置来作为捕获由感光环产生的电信号的“天线”的两个平行金属电极的形式的终端构成；以及处理该信号的电路。发射轮组件的这种形式的结构，尤其是其感光环装置，解决了传统旋转传感器具有的缺点，特别适于汽车使用，因为这种组件以效率操作为特征，成本低于通常使用在汽车工业中的霍尔传感器，且使用寿命能满足汽车应用中所要求的十年以上的使用寿命。
本发明的发射轮组件由附图所示，仅仅是为了说明而不是限制的目的，其中图IA和IB包含了发射轮组件的示意图，分别示出了其如何装配到一个轴上，且在组件上作了详细描述，示出了具有电荷指示的感光环的一部分和相应的特定电容传感器；图2A、2B、2C、2D示出了构造感光环的几种可能性的示意图；图3和图4示出了用于组成感光环的可充电元件的电介质材料的充电过程、电晕和接触的示意图，根据本发明，所述过程试图将初始电荷沉积在所述可充电元件的表面上；图5示出了发射轮组件的一个视图，强调了对构成用于对感光环再充电的装置的摩擦元件进行定位的可能性；图6示出了通过创新构成的特定电容传感器的示意图；和图7详细示出了在感光环的可充电元件和传感器的金属电极之间的距离。
具体实施例方式根据上述附图描写的说明，本发明专利的发射轮组件旨在监测旋转部件，尤其是在汽车应用中，旋转部件主要由以下部件构成(图1)感光环1，连同并围绕将要被监测的旋转部件100进行装配；传感器20，邻近感光环1装配；感光装置40，其与感光环1和传感器20(之间)相互作用，以产生电信号21 ；以及处理信号21的电子处理电路60。在本发明中，感光环1是能产生电场40的带电感光环，其使传感器20具有感光性；所述环具有临时初始电荷并且在操作期间可再充电。发射轮组件还包括在感光环1操作期间用于对感光环1再充电的静电装置80。传感器20是特定电容传感器，主要包括两个平行的用于捕获由感光环1产生的电场的金属电极(电线)22，产生信号21，并包括在电极之间合适的开口 23。感光装置40在感光环1和特定电容传感器20之间提供交互作用，从而产生电信号21，该感光装置是由带电感光环1上存在的电荷产生的电场40。电路60是适合于处理所需电信号21的电路，例如，能根据与发射轮组件协同工作的组件的其它部分的特征过滤、放大、转换成数字或其它信号。详细地，感光环1基本由以下部件组成(图1)环形主体2，由金属或聚合材料制成，具有适合于围绕待监测的旋转部件(轴或旋转主体)100进行装配的内直径，并具有外围表面；可充电外围元件3和非可充电空间4，与主体2的外围表面的外表面成为一体或不成为一体，并且规则地彼此交错。可充电外围元件3可由介质材料5的一部分组成，其以适合于该系统的形式施加、 或粘附、或沉积并与规则地彼此交错的非可充电空间4交错。根据该应用，所述感光环1可任意地以多种形式实施。因此，在实施例的可能性中(图2A)，感光环1可以是连续的，也就是说，由以规则的间隔在整个外围排列的可充电外围部分3和非可充电外围部分4组成。可选地，(图2B)感光环1可以是分段的，也就是说，具有与其它部分3和4区别的部分6。这样，环形主体的可充电材料产生独立的电场，也就是说，其组成变得具有电荷， 这种材料可以通过上述或相似专利中的充电过程的任意电晕(图幻或放电(图4)进行处理。因此，在通过电晕(图3)进行充电的过程中，探针200承受-5到_15kV的高电压，放射离子到具有低于IkV电压的“栅格” 201，并且其放射离子到接地的可充电材料203的表面。在通过接触充电或放电中(图4)，可充电材料300布置在两个金属板301、302之间，-5到-15kV的高电压通过金属板被施加到材料表面。然而，在本发明中，感光环的充电过程，在制造水平上具有合并在组成感光环1的可充电外围元件3的介质材料5中的初始电荷的目的，所述初始电荷的目的在于在发射轮组件的使用寿命开始时允许其操作，因为正如所看到的那样，电荷通过上述电晕和接触过程沉积在介质材料中，与存在于环境中在不足以工业应用的一段时间内被中和的电荷相互作用，尤其是在汽车领域，其要求多于10年的耐久性。为此，在本发明中，选择含有两种电荷的感光环1 由上述普通的电晕或接触过程提供的临时初始启动电荷，应用在环的制造上；和由静电装置80提供的非永恒的和可再生的电荷，其在操作时对感光环1再充电。选择感光环1，尤其是其可充电元件3，以使环具有至少50伏特的剩余电荷。静电装置80用于在其操作时对感光环1再充电，其基本由摩擦元件81组成(图 1)，邻近感光环装配并以便允许其与沿着环的外围布置的可充电元件3相互作用。在实施例的可能性中，摩擦元件81装配在片状弹簧82的一端，其相对端装配在邻近环的表面上，所述弹簧布置为通过恒定力将摩擦元件81压靠于感光环1的外围，其包括可充电元件3。在实施例的另一个可能性中，摩擦元件81邻近感光环1简单地装配，并且以便与所述环的外围相互作用，其包括可充电元件3。摩擦元件81由合适的聚合体、陶瓷或复合材料组成，允许负电荷在感光环1的可充电元件3上的累积。一个或几个摩擦元件81可以围绕感光环1装配。因此，摩擦元件81负责用于粗略地对构成感光环1的可充电元件3的电介质材料再充电。特定电容传感器20(图6)是发射轮组件的组成部分，其基本由两个平行电极22 组成，这些电极捕获由感光环1产生的电场。计算金属电极22之间的开口 23以便在电极之间的距离产生具有180度相位滞后的信号，进而，由于相位滞后，其被放大并随后被减去， 导致输出信号增加，潜在的噪声降低。在实施例的另一个可能性中(未示出)，传感器20仅仅由两个金属电极组成，通过感光环的电场进行感光，最终的信号通过屏蔽双绞线直接发射给ECU，电子处理电路嵌在 ECU自身中。电极和感光环1的可充电元件3之间的距离M大约为2mm(图7)。根据本发明制造的发射轮组件操作如下当旋转部件100开始移动时，感光环1外围的可充电元件3和非可充电空间4顺序地经过特定电容传感器20的电极22附近，通过可充电元件3的电场40引起所述电极22交替地具有感光性以及通过非充电空间4不具有感光性，以产生由电路60处理的(模拟)信号21。在感光环1的使用寿命开始时，在制造水平上，电场40由通过电晕或接触过程沉积的电荷产生。由于感光环1的连续使用和由于与环境相互作用引起的初始沉积的电荷可能减少，用于对感光环1再充电的静电装置80开始通过摩擦感光环1的可充电元件3再充电，以便保持其可操作性。根据上述基本实施例，本发明的发射轮组件在不脱离要求保护的范围内，可包括涉及材料、尺寸、结构细节和/或功能结构的变型。因此，感光环1可以是通过交错存在的可充电元件3和非可充电空间4界定的连续环的形式。优选地，环形主体可以是非连续的、有齿部的，这样齿部形成可充电元件3，且齿部之间的开口形成非可充电空间4。感光环1的第一种方案具有连续的本体，以较大的刚度为特征，因此更加牢固。带齿的轮的特征在于不需要用于可充电元件的分段过程的步骤， 因为它们遵循所述连续环形主体的齿部形式。在优选实施例中(图2D)，为了避免存在于组成可充电元件3’的电介质材料中的电荷被中和，感光环是封闭感光环1’，装配进一个屏蔽的、电绝缘的环境中，以便不会丢失电荷到环境中。作为非限制性的例子，图2D示出了封闭感光环1’，其装配在屏蔽容器400 内并具有布置在环表面上并邻近容器密封唇的可充电外围元件3’，传感器装置20的电极 22装配在所述容器的屏蔽外壳的内表面上。在这种情况下，发射轮组件不具有再充电元件。优选地，提供了连续线性元件1”以代替感光环，该连续线性元件包括有交错的可充电元件3”和非可充电空间4”，并邻近传感器20。
权利要求
1.一种发射轮组件，主要由以下部件构成感光环(1)，所述感光环围绕待监测的旋转部件(100)共同地装配；传感器(20)，所述传感器邻近所述感光环(1)装配；感光装置 (40)，与所述感光环⑴和所述传感器00)(之间)相互作用，用以产生电信号；以及处理信号的电子处理电路(60)，其特征在于，所述感光环(1)是能产生电场00)的充电感光环，其使所述传感器O0)具有感光性；所述环可具有初始电荷并在其操作期间可再充电，并且所述发射轮组件还包括在所述感光环(1)操作期间用于对所述感光环(1)再充电的静电装置(80)。
2.根据权利要求1所述的发射轮组件，所述感光环(1)主要由以下部件构成环形主体O)，所述环形主体由金属或聚合材料制成，具有适合围绕待监测的旋转部件(100)共同地装配的内直径，且具有外围表面，其特征在于，可充电外围元件C3)和非可充电空间(4) 一体化或不到主体O)的外围表面的外表面，且规则地彼此交错。
3.根据权利要求2所述的发射轮组件，其特征在于，允许所述可充电外围元件C3)由电介质材料(5)的一部分组成，该电介质材料以适合于系统的形式施加或粘附或沉积，并与在环外围规则地彼此相关地布置的所述非可充电空间(4)交错。
4.根据权利要求1或2或3所述的发射轮组件，其特征在于，允许所述感光环(1)是连续的，由在整个外围上规则间隔布置的可充电外围部分C3)和非可充电外围部分(4)组成。
5.根据权利要求1或2或3所述的发射轮组件，其特征在于，所述感光环(1)具有非连续的、齿状表面，以使齿部构成可充电元件(3)，并且在齿部之间的开口构成非可充电空间 ⑷。
6.根据权利要求1或2或3所述的发射轮组件，其特征在于，允许所述感光环(1)是分段的，具有区别于其它部分(3)和的部分(6)。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的发射轮组件，其特征在于，所述感光环 (1)含有两种电荷临时初始启动电荷，由应用在环的制造中的普通电晕或接触过程提供； 非永久性和可再生电荷，由在所述感光环(1)操作期间对所述感光环(1)再充电的静电装置(80)提供。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的发射轮组件，其特征在于，选择所述感光环(1)，特别是其可充电元件C3)，以使环具有至少50伏特的剩余电荷。
9.根据权利要求1所述的发射轮组件，其特征在于，用于在所述感光环(1)操作期间对其再充电的静电装置(80)基本由一个或多个摩擦元件(81)构成，其邻近所述感光环装配以便允许其与沿环的外围布置的可充电元件C3)相互作用。
10.根据权利要求9所述的发射轮组件，其特征在于，所述摩擦元件(81)装配在弹簧 (82)的一端，所述弹簧的另一端装配在邻近环的表面上，所述弹簧通过恒定力将所述摩擦元件(81)压靠在包括所述可充电元件(3)的所述感光环(1)的外围。
11.根据权利要求9所述的发射轮组件，其特征在于，所述摩擦元件(81)邻近所述感光环(1)简单地装配，以便与包括所述可充电元件(3)的所述环的外围相互作用。
12.根据权利要求9或10或11所述的发射轮组件，其特征在于，所述摩擦元件(81)由适合的材料组成，该材料允许在所述感光环(1)的所述可充电元件C3)上方积累负电荷。
13.根据权利要求9或10或11或12所述的发射轮组件，其特征在于，允许一个或几个摩擦元件(81)围绕所述感光环(1)装配。
14.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的发射轮组件，其特征在于， 所述感光环(1)的可充电元件⑶与所述传感器00)的电极02)之间的距离04)大约为 2mm。
15.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的发射轮组件，其特征在于， 可充电元件(3)由聚合物、陶瓷或复合材料组成。
16.根据权利要求1所述的发射轮组件，其特征在于，封闭的感光环(1’)装配进屏蔽的、电绝缘的环境中，以便不会丢失电荷到环境中。
17.根据权利要求1所述的发射轮组件，其特征在于，所述感光环被连续线性元件(1”) 替代，所述连续线性元件结合有交错的可充电元件(3”)和非可充电空间G”)，并邻近所述传感器(20)。
全文摘要
本摘要涉及与一种发射轮组件相关的发明，尤其是特定感光环装置(1)、特定电容传感器(20)和用于对环再充电的静电装置(80)的关联，所述环能产生电场(40)，设有临时初始电荷且通过静电再充电装置(80)可再充电，电容传感器能通过电场(40)具有感光性；所述组件已经发展用于特定的汽车应用和/或需要用于识别和监测旋转部件的旋转、位置、角度、速度和其它属性的装置的相关应用，该装置具有低成本和长使用寿命。
文档编号G01D5/56GK102252705SQ20111009863
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者摩塔·帕凡 奥兰多·达 申请人:萨伯汽车配件工业贸易有限公司