轻型传感器件及其制造方法与流程

本申请要求2016年12月6日提交的韩国专利申请第10-2016-0165215号的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种传感器构件，具体地，涉及一种在用于车辆的发动机凸轮轴中使用的轻型传感器构件。

背景技术：

通常，具有预先确定的长度和厚度的凸轮轴设置有多个凸轮凸角和传感器构件，该多个凸轮凸角以预先确定的距离布置于凸轮轴的外周并且具有不同的相位。发动机随凸轮轴的旋转而一起被驱动。

凸轮轴设置有在其上布置的凸轮，并且进气气门和排气气门根据凸轮轴的旋转而顺序地打开和关闭。作为这种凸轮轴，存在整体的凸轮轴和中空组装的凸轮轴；在整体的凸轮轴中，轴和凸轮整体地由合金铸铁制成；在中空组装的凸轮轴中，凸轮(凸轮凸角)联接到由拉丝钢管形成的中空轴。

另外，齿轮和链轮联接到凸轮轴的端部以驱动凸轮轴，或者传感器构件联接至凸轮轴的端部以根据凸轮轴的旋转来准确地确定将燃料喷射入发动机汽缸的正时。

通常通过烧结铁基粉末来制造该传感器构件，并且该传感器构件具有感测突出部和感测槽，在传感器构件的圆周表面上的合适角度处精确加工感测突出部和感测槽。

因此，当减小感测突出部的尺寸以便于安装传感器构件时，从传感器构件的中心到感测槽的距离不得不较小，以便保持传感器构件的性能。这可能会使传感器构件的厚度减小，不利于部件的制造和组装。

另外，当参考表面和用于准确地确定传感器位置的测量表面之间的高度增加以改善传感器构件的性能时，这可能会使检测信号的能力变差并且不利于部件的制造和组装。

具体地，当传感器构件的厚度由于铁基粉末烧结之后的特性而较小时，在组装过程中出现裂缝的机会会大大地增加。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面致力于提供一种轻型传感器构件及其制造方法，所述轻型传感器构件对制造和组装进行了改进，同时保持了检测精度。

本发明的各个方面致力于提供一种轻型传感器构件及其制造方法，所述轻型传感器构件配置为：即使该轻型传感器构件的厚度减小，但是当传感器构件组装到凸轮轴时也避免出现裂缝。

本发明的各个方面致力于提供一种轻型传感器构件及其制造方法，所述轻型传感器构件配置为具有压缩的尺寸和/或减小的重量。

本发明的各个目标和优点可以通过如下的描述得以理解，并且参照本发明的实施方案会变得明显。而且，对于本发明所属领域中的技术人员明显的是，可以通过所要求保护的装置及其组合来实现本发明的各个目标和优点。

根据本发明的示例性实施方案，提供了一种轻型传感器构件，其在制造和组装得到改善的同时保持了检测精度。

该轻型传感器构件包括：紧固孔，其形成为穿过轻型传感器构件的中心，以将轻型传感器构件紧固到凸轮轴；以及多个检测突出部，其形成在轻型传感器构件的外周表面，每个检测突出部都相对于所述紧固孔具有特定的角度形状。

所述轻型传感器构件可以由磁性材料制成。

所述特定的角度形状可以为大约90°的角度。

检测突出部可以具有不同的宽度，以利用传感器进行位置检测。

具有不同宽度的检测槽可以形成在检测突出部之间。

通过从所述紧固孔的中心到所述轻型传感器构件的外周表面的距离减去所述紧固孔的半径而形成所述内径部分，所述内径部分可以形成有强度增强槽，所述强度增强槽相对于所述外周表面呈阶梯状。

为了便于安装所述轻型传感器构件，可以不改变从所述紧固孔的中心到所述轻型传感器构件的外周表面的距离，而可以改变从所述紧固孔的中心到检测突出部中的每个的外周表面的距离。

所述轻型传感器构件可以由金属板制成。

所述金属板的厚度可以大约为0.8mm至2.0mm。

所述金属板的拉伸强度可以大约为340MPa至600MPa，以确保压入力。

在借助弯曲设备形成特定的角度形状之后，可以借助滚筒设备对特定的角度形状进行校正。

检测突出部可以包括彼此间隔开第一距离的两个第一检测突出部和彼此间隔开第二距离的两个第二检测突出部，所述第一检测突出部具有相同的第一弧长，所述第二检测突出部具有相同的第二弧长，所述第二弧长小于所述第一弧长。

根据本发明的另一个示例性实施方案，一种轻型传感器构件的制造方法包括：形成用于凸轮轴的轻型传感器构件，所述轻型传感器构件具有紧固孔和多个外径部分，其中，所述紧固孔形成为穿过所述轻型传感器构件的中心，以将所述轻型传感器构件紧固到所述凸轮轴，所述多个外径部分配置为从所述轻型传感器构件的外周表面突出；通过将外径部分固定到下模具并且通过利用上模具将外径部分弯曲而形成多个检测突出部；利用设置在所述上模具中的滚筒对检测突出部进行校正，使得检测突出部中的每个相对于所述紧固孔具有特定的角度形状。

形成轻型传感器构件可以包括：利用剪切机切割金属板；利用成型机形成切割金属板；以及利用穿孔机穿孔出紧固孔。

形成轻型传感器构件可以进一步包括：在穿孔出紧固孔之后，利用去毛刺机对轻型传感器构件的表面进行去毛刺。

形成轻型传感器构件可以进一步包括：在对轻型传感器构件的表面进行去毛刺之后，额外地对紧固孔进行穿孔。

对检测突出部进行校正可以包括：去除下模具；额外地使上模具下降，以使得设置在上模具中的滚筒面向检测突出部的弯曲部分；使上模具旋转，以对检测突出部进行校正，以使每个检测突出部都具有特定的角度形状。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明的示例性实施方案的轻型传感器构件的立体图。

图2为解释图1中所示出的轻型传感器构件的设计要素的示意图。

图3为示出图1的轻型传感器构件的制造方法中使用的上模具的平面示意图。

图4为沿着图3中的线B-B’所呈现的横截面图。

图5A为示出在图1的轻型传感器构件的制造方法中，在板和用于弯曲板的上、下模具之间的位置关系的布置过程的示意图。

图5B为示出在图6的弯曲之前的轻型传感器构件的立体图。

图6为示出在图5A的布置过程之后的弯曲过程的示意图。

图7为示出在图6的弯曲过程之后的下模具移除过程的示意图。

图8为示出在图7的下模具移除过程之后的另外的上模具下降过程的示意图。

图9为示出在图8的另外的上模具下降过程之后的上模具旋转过程的示意图。

图10为示出图1的轻型传感器构件组装到凸轮轴的状态的立体图。

图11为用于解释利用典型传感器构件和传感器进行信号检测的原理的波形图。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的示出本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同的或等效的部分。

具体实施方式

下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。

本发明的说明书中使用的包括字词“第一”、“第二”、“A和/或B”的术语可以用于描述本发明的各个元件。然而，本发明的说明书中使用的术语不限制本发明的元件。换言之，这些术语用于将本发明的一个元件与其他元件进行区分。例如，不偏离本发明的范围和精神，第一元件可以称为第二元件，类似地，第二元件也可以称为第一元件。此处所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列出的项目的任意和全部组合。

下文中，将参照附图对根据本发明的示例性实施方案的轻型传感器构件及其制造方法进行详细的描述。

图1为根据本发明的示例性实施方案的轻型传感器构件的立体图。参照图1，附图标记100表示的轻型传感器构件具有穿过其中心而形成的紧固孔130，以将轻型传感器构件紧固到凸轮轴。另外，轻型传感器构件100具有检测突出部110-1、110-2、120-1和120-2，其形成在轻型传感器构件100的外周表面，同时每个都相对于紧固孔130而具有特定的角度形状。

检测突出部110-1、110-2、120-1和120-2包括第一检测突出部110-1、第二检测突出部110-2、第三检测突出部120-1和第四检测突出部120-2；第一检测突出部110-1和第二检测突出部110-2彼此间隔开第一距离141，并且具有相同的第一弧长111；第三检测突出部120-1和第四检测突出部120-2彼此间隔开第三距离151并且具有相同的第二弧长121，第二弧长121小于第一弧长111。

本文中，第四检测突出部120-2与第二检测突出部110-2间隔开第二距离142，第一检测突出部110-1和第三检测突出部120-1间隔开第四距离152。

对于这些距离141、142、151和152，具有不同宽度(也即，距离)的第一检测槽141-1、第二检测槽141-2、第三检测槽150-1和第四检测槽150-2形成在第一检测突出部110-1、第二检测突出部110-2、第三检测突出部120-1和第四检测突出部120-2之间。宽度分别对应于第一距离141至第四距离152。

检测槽具有不同宽度的原因是为了借助传感器检测检测突出部的位置。换言之，轻型传感器构件100联接至凸轮轴，并且根据发动机的驱动而旋转。在该情况下，传感器检测第一检测突出部110-1至第四检测突出部120-2的位置，以确定喷射正时。也即，为了进行位置检测，第一检测突出部110-1至第四检测突出部120-2之间的宽度彼此不同。

另外，第一检测突出部110-1至第四检测突出部120-2每个都形成为在其外周表面上以大约90°的角度而向内弯曲，以相对于紧固孔130具有角度形状。也即，检测突出部具有钳形。检测突出部的角度形状在由弯曲设备形成之后最终由滚筒装置形成。

另外，轻型传感器构件100可以由磁性材料制成，包括钢或磁性合金。轻型传感器构件100通过对金属板进行冲裁、成形、冲孔和弯曲而形成。该过程与烧结过程不同，并且防止了例如产生裂缝的问题。

金属板的厚度大约为0.8至2.0mm。为了使冲压稳定，金属板需要具有大约0.8mm或更厚的厚度。当金属板具有大约2.0mm或更厚的厚度时，难以形成大约0.8mm的厚度，并且难以实现重量的减小。因此，金属板的厚度可以限制为小于2.0mm。

另外，金属板可以由拉伸强度大约为340MPa至600MPa的材料制成，以确保压入力。也即，当拉伸强度等于或大于600MPa时，弯曲金属板时可能会发生异常。因此，金属强度的最大拉伸强度限制为600MPa。

另外，轻型传感器构件100具有形成在其内径部分180的表面上的强度增强槽170，其中，强度增强槽170相对于传感器构件的外周表面呈阶梯式。强度增强槽170可以防止传感器构件扭曲和变形。本文中，内径部分180是通过从紧固孔130的中心到外周表面的距离中减去紧固孔130的半径而获得的区域。尽管图1示出强度增强槽170形成在第一检测突出部110-1至第四检测突出部120-2的上表面处，但是，强度增强槽170可以仅形成在内径部分上。

图2为解释图1中所示出的轻型传感器构件的设计要素的示意图。考虑下述六个要素对传感器构件进行设计：

用于将传感器构件安装至凸轮轴的传感器构件的内部半径(L1)；

用于测量的传感器构件的参考表面外部半径(L2)；

用于测量的传感器构件的测量表面外部半径(L3)；

用于确定传感器210的准确位置的参考表面和测量表面之间的高度差(Δh＝L3-L2)；

用于其稳定紧固的传感器构件的厚度(t＝L2-L1)；以及

用于传感器210的准确识别的传感器构件的总厚度。

因此，为了准确识别传感器210，高度差(Δh)和总厚度较大是有利的。另外，考虑到发动机的安装，测量表面外部半径(L3)和总厚度较小是有利的，并且内部半径(L1)具有较高的自由度是有利的。考虑到制造和组装，厚度(t)较大是有利的。

然而，根据图2中所示的本发明的示例性实施方案，由于影响传感器210的性能的高度差(Δh)不是L3-L2，而是L3-(L1+tm)，因此与上面所述的典型设计相比较，本发明有所改善。

另外，由于高度差(Δh)足够，因此传感器构件不影响外周部件(例如，凸轮凸角)，所以传感器构件具有较高的位置自由度。因此，可以有助于减小发动机的尺寸。另外，由于高度(b)不是借助传感器构件的总厚度形成，而是借助对板进行处理而形成，因此可以自由地对高度(b)进行调整。

另外，由于当测量表面外部半径(L3)减小以改善发动机的安装时不需要改变参考表面外部半径(L2)，因此传感器构件具有较高的形状自由度。换言之，从紧固孔130的中心至传感器构件的外周表面的距离不改变，从紧固孔的中心至检测突出的每个的外周表面的距离可以改变。

另外，影响制造和/或组装的因素不是厚度(t)，而是原材料厚度(tm)和紧固孔130的紧固宽度(c)，可以稳定地对传感器构件进行管理。

另外，由于除了重要部分(b和c)之外传感器构件以与板相同的厚度形成，因此，传感器构件的重量可以减小80％以上。可以通过减小传感器构件的重量而减小材料的成本，并且由于简化过程而可以使部件的成本减小大约60％。

图3为示出图1的轻型传感器构件的制造方法中使用的上模具的平面示意图。图3为用于解释弯曲过程的示意图，弯曲过程在执行如下步骤之后：利用剪切机切割金属板的步骤、利用成型机形成切割金属板的步骤、以及利用穿孔机形成紧固孔的步骤。

当然，在利用穿孔机形成紧固孔的步骤之后，方法可以进一步包括利用去毛刺机对传感器构件的表面进行去毛刺的步骤。

另外，在利用去毛刺机对传感器构件的表面进行去毛刺的步骤之后，该方法可以进一步包括利用穿孔机对紧固孔进行穿孔的步骤。当然，仅通过示例示出这些过程，如果必要可以进行改变。

通常，在切割(也即，剪切)金属板之后，难以在弯曲过程中以邻近大约90°的角度形成金属板。因此，在弯曲步骤(参见图5A、图5B和图6)之后，根据本发明的示例性实施方案的方法进一步包括校正过程(参见图7至图9)，以形成具有直角形状的金属板。也即，突出部(110-1、110-2、120-1和120-2)的表面需要相对于金属板的底部表面尽可能地形成直角，以确保部件的性能。换言之，传感器构件可以以大约3°的最大角度成锥形。为了克服该问题，设计弯曲过程中的模具是重要的。

图3为示出上模具310的上表面的俯视图。多个滚筒320圆形地设置在上模具310的上端部中。

图4为沿着图3中的线B-B’所呈现的横截面图。图4示出滚筒320中的一个设置在上模具320的上端部处。

图5A为示出在图1的轻型传感器构件的制造方法中，在板和用于弯曲板的上、下模具之间的位置关系的布置过程的示意图。图5B为示出在图6的弯曲之前的轻型传感器构件的立体图。参见图5A和图5B，在下模具520中弯曲轻型传感器构件510之前，将轻型传感器构件510的多个外径部分530固定至下模具520的上端部表面，并且外径部分530的端部固定至上模具310的下端部表面。

图6为示出在图5A的布置过程之后的弯曲过程的示意图。参见图6，在外径部分530固定至下模具520的上端部表面的状态下，借助用于成型的负载、根据上模具310的向下移动而使外径部分530弯曲，从而形成多个检测突出部110-1、110-2、120-1和120-2(参见图1)。

图7为示出在图6的弯曲过程之后的下模具移除过程的示意图。参见图7，在完成弯曲过程之后，将下模具520移除。

图8为示出在图7的下模具移除过程之后的另外的上模具下降过程的示意图。参见图8，将上模具310额外地下降，使得设置在上模具310中的滚筒320面向检测突出部110-1、110-2、120-1和120-2(参见图1)的弯曲部分。

图9为示出在图8的另外的上模具下降过程之后的上模具旋转过程的示意图。参见图9，上模具310在负载横向地施加至检测突出部110-1、110-2、120-1和120-2(参见图1)的状态下旋转，从而检测突出部中的每一个都具有直角形状。在该情况下，借助设置在上模具310中的滚筒320而使检测突出部110-1、110-2、120-1和120-2(参见图1)额外地向内弯曲，从而以90°的角度准确地成角。

图10为示出图1的轻型传感器构件组装到凸轮轴的状态的立体图。图10示出轻型传感器构件100紧固到凸轮轴1020，凸轮1010组装到凸轮轴1020。

图11为用于解释利用典型传感器构件和传感器进行信号检测的原理的波形图。图11示出了，当传感器构件100根据凸轮轴1020的旋转而旋转时，检测突出部110-1改变了波形。也即，当传感器构件100旋转时，传感器100将磁图信号变成相同形状的电压，从而将电压作为数字信号输出。

根据本发明的示例性实施方案，由于通过使板成型而制造传感器构件，因此可以改善传感器构件的制造和组装，同时保持检测精度。因此，可以降低成本并且减小传感器构件的重量。

另外，由于制造传感器构件时传感器构件的尺寸精度是合适的，因此不需要单独的处理过程。

另外，可以减小内径部分的厚度以减小部件的尺寸，并通过增加冲压的内径部分的厚度来确保对内径部分进行稳定的冲压。因此，可以克服空间限制。

而且，尽管内径部分的厚度增加，但是由于其包括板，所以传感器构件的重量不会大大增加。

此外，由于传感器构件本身的槽和突出部之间的高度差足够，因此传感器构件不影响外周部件(比如，凸轮凸角)，传感器构件可以具有较高的位置自由度。因此，可以有助于减小车辆发动机的尺寸。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“较上”、“较下”、“朝上”、“朝下”、“前”、“后”、“背”、“内部””、“外部”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。