亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：电发射轮组件的制作方法
技术领域：
本说明书涉及一种关于轮组件或感应环和电容传感器的发明专利，属于汽车和相关工业领域，这是由于需要传感元件来确定或监测旋转部件的旋转、位置、角度、速度和其它参数而研发的。
背景技术：
许多设备都具有旋转部件，例如轴和其它需要具有其旋转系统的部件，对旋转系统进行监测和确认以用于所期望的参数和/或用于其它目的。对此，这些旋转部件与传感器装置相关联，通常主要有以下组成围绕旋转部件安装的感应设备；恰好紧邻该感应设备安装的传感设备；传感装置，例如，作为示例产生的磁�。�激活该传感器的感应设备，该传感器一旦被激活就会改变并产生信号；以及为专用目的设置的电子电路，其用于处理所产生的信号。这种类型的组件通常用于汽车工业，例如出现在电子喷射系统中，用于监测曲轴位置，根本上是用于机器的管理和良好运行，产生更少的燃料消耗，对环境更少的排放量， 更少的噪声密度等。为了该目的，通常采用霍尔效应(Hall Effect)或AMR或GiOR磁场传感器。然而，这种霍尔传感器部件用于汽车的限制之一是成本高。铭记这种情况并且寻求降低成本，研究获得电容传感器的可能性，这能为该用途服务并且具有更低的成本。然而，技术挑战是开发一种专用的感应环来发射一种也已知为电场的电信号，电容传感器能够收集和识别该电信号，并且在这种方式中，不同于市场上已知的电容传感器技术。具有临时协议号PI018100007784的同样的专利申请，名为“Wheel Emitting Assembly (电发射轮组件)”，公开了一种解决方案，其通过电介质获得电�。�其中分子自对准来形成永久的电偶极子和/或由外部电场的极化感应出表面电荷。这里所存储的能量是激活电容传感器所必需的“源”。该解决方案的建设性特点之一是在金属音轮上应用专用介电膜以及对该介电膜提供电感应过程，该介电膜通过专用离子化工艺或放电工艺与基底接触而形成。尽管上述所应用的解决方案获得了良好的结果，但是研究仍在继续，以寻求为该应用获得新的优越的解决方案。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一种这种类型的电容传感器的轮组件或者感应环，它的感应元件是电场，该电场用于确定和/或监测参数，例如尤其用于汽车工业的旋转部件的速度、加速度、旋转、位置、角度以及其它参数，相对于常规情况，其制造过程有效且简便。其它目的是提供用于上述用途的轮或者感应环和电容传感器组件，其相对于其它更为便宜。主要的物理目的之一是发现简单的方法来显著解决复杂问题。因此，分析高斯定律，可以证明，绝缘的导体材料在其表面具有电荷传导特性，形成了高斯表面。该高斯表面是被证明了的临时电场(不是永久的)，能够激活电容传感器。这种情况下采用该知识，证明了，如果感应轮或环可以与高斯表面结合而建立，那么形成覆盖轮或环的介电材料不是必需的，其在外电场下极化并保持永久电荷。因此，与专利申请PI018100007784相关的这种研发的一个优点是金属音轮上的专用介电膜应用的消除以及该介电膜的电感应过程的消除，该介电膜通过专用离子化工艺或放电工艺与基底接触而形成。因此，该解决方案的重要优点是利于工业化生产这种轮发射激活电容传感器组装设备的新型组装设备。优点是实现了通过物理概念发现商业可行的技术方案用于解决很复杂的问题。此外，该方案降低了建造成本，符合其它发明目的。


所附附图涉及本专利目的所在的电发射轮组件，其中图1显示了音轮以及安装在所要监测的轴上的传感器组件的通用图；图2显示了用于研究金属板上的电场的实验的示意图；图3显示了本发明的第一种形式的详细示意图；图4显示了本发明的第二种形式的详细示意图；图5、如和恥显示了本发明的第三种形式和运转指示的详细示意图；以及图6、6a和6b显示了本发明的两个结构和第四种形式的详细示意图。
具体实施例方式基于本发明所列出的以及附图所描述的内容，本发明目的所在的电发射轮1(图 1)用于确定和/或监测多个参数，例如旋转部件100(例如轴或特别用于汽车工业的其它部件)的速度、加速度、旋转、位置、角度以及其它参数，该组件1通常包括感应轮或环(音轮)2，其围绕所要监测的旋转部件100安装；电容传感器30，具有紧邻感应环2的传感器端子31 ；以及感应装置，包括传感器端子31和感应环2之间存在的电场40，并且其由此经受干扰，产生用于监测的有用信号。用于制造音轮的常规材料是碳钢，其具有导电特性。在这种情况下，基本的研究导向是评价这种材料的内在特性是否能够帮助解决开发一种感应环型装置以发射电信号的问题，其中电容传感器能够收集和识别该电信号。其中，研究和证实了，如果在接触中使用电势差，例如，金属板200(图2)，导电材料中的自由电荷趋于向着外表面方向移动以在材料内部建立一个相反的电场(去尝试和消除它)。导体外部附近的电场与表面垂直并具有模量σ / ε 0，其中σ是表面电荷密度且 ε ο是介电常数。用于该用途的该发现的概念验证是相对简单的。第一个被破坏的范例是为了证明使电机金属音轮绝缘的需求，因为该表面是“接地”的，并且如在物理学理论中所示，仅仅存在被绝缘的导电材料时才形成高斯表面。然而，在这种情况下，当在音轮上施加电势差时，会产生临时表面电荷。在第一个研究中，沉积在表面上的临时表面电荷足以激活该电容传感器。该与 PI018100007784专利申请相关的开发的一个优点，像已经提及的那样，是消除了在金属音轮上采用专用介电膜的需求，并且还消除了该介电膜的电感应过程，其通过专用离子工艺或放电工艺与基底接触而形成。因此，与本发明的主要目的一致，本专利目的所在的本发明的感应环2 (音轮)，不是设计成符合上述专利申请的覆盖专用介电膜并需要与基底接触的由离子或放电形成的该介电膜的电感应过程；在本发明中，该感应环2能够具有与上述申请和专利的环相似的几何结构，但是利用了临时存储在制造该环的导电材料的高斯表面中的电场40的影响，并且该电场40被发射，通过该感应环2或者连接到其上的部件，电容传感器30能够“读出”该具体的电场40。进一步，感应环2 (与环境绝缘的金属音轮)的电场40能够由穿过电连接部件20 的外部电势差来充电，该电连接部件20与环2接触，考虑到该充电在几分钟内就会失去作用，因此有必要将外部电势差恒定地施加在导电材料上以重新引入新的表面电荷，并且由此消除来自于环境放电现象的无效影响。电容传感器30在市场上可获得并用于该发明，也称为接近传感器，是采用如下概念的类型当任何“传感器”表面接近在介电行为中可变的一个主体时，进一步地，改变电容部件的电荷量，导致传感器信号的通信。通过采用充电中的感应环2，例如，永久极性的介电或电轮，也被改变以形成电容传感器30的检测，因为该专用感应环发射其自身的电场40， 使电容传感器去识别该信息。因此，该传感器部件可以只变成天线31，换句话说，两条平行金属线足够收集电信号并发送到电路以处理该信号。制造电发射轮组件的可能性考虑到上述发明的必要方面，制造的可能性(图3)，电发射轮组件主要有以下组成感应环2，围绕所要监测的旋转部件100整体安装，由导电材料制成，具有由紧邻部件 100的内表面3和外表面限定的“U ”形部分，该外表面设置有接收外部电势差的电接触带 4以及由齿5’和齿5”之间的间隙构成的通信带5，这些齿5’具有在环中充电的电势并且间隙5”具有零电势，将有用的开-关信号提供给系统；该组件还具有镀锌电绝缘层10，位于感应环2的内表面3和所要监测的旋转部件100之间，以这种方式使后者的环2以及该部件所属的所有组件绝缘；电连接部件20，结合在中部，提供外部电势差并将所提供的电压传输到感应环2的电接触带4，将电场40临时储存在高斯表面中并转动该环2特别是由它的齿5’发射所接收到的电压；该装置还具有电容传感器30，它的传感器端子31靠近感应环2的通信齿状带5，使得通过电容传感器30收集由齿5’(用电势充电)和间隙5”(零电势)提供的信号；以及通过相关联的ECU50，其接收和处理从感应环2组件和电容传感器 30发射的信号，并产生正确的控制信号。具体的，感应环2可以由导电材料或导电组合物获得。所提供的电势大于40V，其能建立在实际传感器30内或者来自从E⑶50直接发送的另一源。镀锌绝缘10可以是树脂或电绝缘聚合物。电连接部件20由金属材料或导电组合物制成，选择成将电压从外部源传输到环2以及防止其在移动中的机械接触。电容传感器30可以由结合到合适的电路32中的两个金属电极(天线)31构成。因此，当运行时，感应环2与旋转部件100—起旋转，使得齿5’(用电势充电)和间隙5” (电势被放电)连续通过电容传感器30的传感器端子31，使得齿5’发射由传感器 30收集的电场样本而间隙5”没有发射，这样为ECU提供合适的信号。其它实施的可能性(图4)，传感器环2由轴臂构成，该轴臂靠近所要监测的部件 100的表面，该表面具有电接触带4和由窗口 5’ (由电势充电)和窗口 5”(零电势)之间的间隙构成的通信带5，该环还具有径向臂；该组件还具有位于环2的轴臂和部件100的表面之间的镀锌电绝缘层10 ；电连接部件20，放置成抵靠电接触带4 ；以及电容传感器30，它的传感器端子31靠近由窗口 5’和窗口 5”之间的间隙构成的通信带5。因此，该形式与早期形式相似，不过在这种情况中，在发射部件和零电势部件之间存在小的距离(因为窗口 5”非常靠近轴100)，使得能够使用比第一形式中的更小的外部电压。该结构中采用的电势应该高于20V。制造电发射轮组件(图幻的另一个可能性描述为具有发射板60的电容传感器 30。该形式主要有以下组成感应环2，设置有由齿5’和齿5”之间的间隙构成的通信带5，在该形式中，其不与所要监测的旋转部件100电绝缘，换句话说，该感应环2接地，其与部件100所属的电机电接触，并且该感应环2不直接由外部电压供电；以及具有电压发射板的电容传感器30，其主要有以下组成传感器端子31 ；此外，导电材料的发射板60，结合到外部电压源，平行于传感器端子31，并且保持与此相关的间隙61 ；以及电场40，位于间隙 61中并由发射板60和传感器端子31之间的发射形成；这些齿5’和感应环2的齿5”之间的间隙以穿过在发射板60和传感器端子31之间发射的电场40的方式设置，即当齿5’ (图 5b)或齿5”(图5a)之间的间隙位于发射板60和传感器端子31之间时，将电场40的中断和通路分别提供给传感器端子31，以这种方式提供电场40的这些间歇样本40’，这为系统提供有用信号并送给E⑶50，其适当处理它们并发射控制信号。具体地，也在这种情况下，传感器端子31可以由连接到合适的电路32的两个金属电极构成。发射板60是金属的或者导电组合物材料并连接到70V以上的电压源，该电压源由插入实际传感器的电路构成或者由ECU50提供该电压。当运行时，发射板60发射由传感器30或ECU50提供的电压，在该板60和电容传感器30的传感器端子31之间产生电场40，并且当感应环2的齿5’和齿5”之间的间隙连接到旋转部件100时，它们通过电场40，分别为传感器端子31提供电场40的中断和通路， 以便于一个断断续续的电场40’到达它，(开-关)为系统提供有用信号。其它实施的可能性(图6)，电感应轮组件与前述形式具有实质相同的结构并且引入了 “尖端效应”，其能提供特有结构和用于本发明的发射电场40的高密度。在这种情况中，当存在施加到发射板的电势差或“屏蔽尖端” 60’提供在屏蔽“尖端”末端最大化电场密度40的“尖端效应”时，一旦电场密度(ο)与表面积(A) (ο =Q/ A)成反比并且该“尖端”具有一个极小的面积并且电荷恒定，因为其工作在绝缘系统中。
因此，在该形式中，电感应轮主要有以下组成感应环2，设置有由齿5’和齿5”之间的间隙构成的通信带5，其与所要监测的旋转部件100电绝缘并且不直接由外部电压供电；以及电容传感器30，带有具有“尖端效应”的电压发射板，主要有以下组成传感器端子 31 ；以及具有“尖端效应”60’的发射板，由导电材料获得，从外部结合到电压源，相对于传感器端子31平行并保持间隙61，并且其具有向着该间隙61翻转的面，该面具有轮廓，该轮廓在高密度电场的锐角(尖端)62发射极具有两个表面；以及高密度电场40，位于间隙61之间并由发射板60的尖端62和传感器端子31之间的发射形成；感应环2的这些齿5’和齿 5”之间的间隙设置成穿过在发射板60的尖端62和传感器端子31之间发射的该高密度电场40，以当齿5’或齿5”之间的间隙本身位于发射板60的尖端62和传感器端子31之间时，将电场40的中断和通路分别提供给传感器端子31的方式，以这种方式提供电场40的间歇样本40’，这为系统提供有用信号并发送给E⑶50，其适当处理并发射控制信号。具体的，也在这种情况中，传感器端子31可以由连接到合适的电路32的两个金属电极构成。具有“尖端效应”60的发射板是金属导电体或者组合物导电体并连接到电压源，在该形式中，其小于早期形式，由于加强了电场的“尖端效应”，通过插进实际传感器的电路提供该电压，或者通过ECU50提供该电压。尖端62可以通过设置在发射板60’(图6a)中的折边构成或者通过由设置在发射板(图6b)中的孔严格限定的尖端构成。该形式的作用与早期形式实质相同，只是增加了由“尖端效应”提供的更大密度的更大电场的使用。在基本结构中，如上所述，本专利目的所在的电感应轮能够具有关于材料、尺寸、 结构性细节和/或功能性结构和/或装饰的改变，而不会失去所要保护的范围。
权利要求
1.电发射轮组件，用于确定和/或监测尤其用于汽车工业的旋转部件(100)的参数，具有感应轮或环(音轮)( ，围绕旋转部件(100)安装并与之集成在一起；传感器(30)，具有靠近环O)的传感器端子(31)；以及场(40)，位于端子(31)和感应环( 之间，其特征在于，感应环O)(音轮)由导电材料获得，电绝缘地围绕旋转部件(100)安装，连接到适于在导电材料的高斯表面产生和临时存储的外部电压源，使得环( 产生电场GO)并且该感应环( 还具有通信带(5)，被选择用来发射具有规则断续性的电场(40)，产生特有的断续电场GO’)；电容传感器(30)，能够“读出”特有的断续电场00)并将相关信号发送到接收并处理和发射控制信号的ECU (50)。
2.根据权利要求1所述的电发射轮组件，其特征在于，感应环O)，围绕所要监测的旋转部件(100)安装并与之集成在一起，由导电材料获得，其具有由紧邻部件(100)的内表面(3)以及外表面限定的“U”形部分，该外表面设置有由外部电压供电的电接触带以及由用环中供应的电势充电的齿(5’ )和具有零电势的齿(5”)之间的间隙构成的通信带 (5)；镀锌电绝缘层(10)，位于内表面(3)和感应环⑵和旋转部件(100)之间；电连接部件(20)，结合到外部电源中间，其接触并将电压传送给感应环O)的接触带G)，临时存储在该电场GO)的高斯表面并围绕该环O)以及其齿(5，)接收电压的发射极；电容传感器 (30)，其传感器端子(31)靠近感应环O)的齿状通信带(5)，使得由具有电势的齿(5，)和具有零电势的间隙(5”)提供的信号被电容传感器(30)收集；以及相关的ECU(50)，其接收和处理来自电感应轮组件的发射信号。
3.根据权利要求2所述的电发射轮组件，其特征在于，提供25V左右的起始电势，并且包括在实际传感器(30)内或由ECU(50)直接提供的其它电源。
4.根据权利要求1所述的电发射轮组件，其特征在于，感应环O)由轴向臂构成，其靠近所要监测的部件(100)的表面，该表面具有电接触带(4)和由用电势充电的窗口(5’ ) 和具有零电势的窗口(5”)之间的间隔构成的通信带(5)；镀锌电绝缘层(10)，位于环⑵ 的轴向臂和部件(100)的表面之间；电连接部件(20)，与电接触带(4)相反设置；以及电容传感器(30)，其传感器端子(31)靠近由窗口(5’ )和窗口(5”)之间的间隙构成的通信带 ⑶。
5.根据权利要求4所述的电发射轮组件，其特征在于，所提供的起始电势在15V左右。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的电发射轮组件，其特征在于，电容传感器(30) 可以由与合适的电路(3 集成的两个金属电极(天线)(31)构成。
7.用于确定和/或监测尤其用于汽车工业的旋转部件(100)的参数的电发射轮组件， 具有感应环或轮(音轮)( ，围绕旋转部件(100)安装并与之集成在一起；传感器(30)， 具有靠近环O)的传感器端子(31)；以及场(40)，其特征在于，感应环O)(音轮)与旋转部件(100)结合安装并与其一起接地，不直接与电压源连接并具有通信带(5)；具有发射板的电容传感器(30)，由以下构成导电材料的端子(31)和发射板(60)，与电压源集成，平行并保持与这些传感器端子(31)相关的间隙(61)；以及电场(40)，位于间隙(61)并且发射板(60)发射到传感器端子(31)；该感应环( 定位成使得其通信带( 通过和断续地中断电场GO)并产生特有的断续电场G0’)，其到达电容传感器(30)的传感器端子(31)，该电容传感器适于“读出”特有的断续电场G0)并将相关信号送到ECU(50)，该ECU接收、处理并发射控制信号。
8.根据权利要求7所述的电发射轮组件，其特征在于，感应环(2)设置有由齿(5’)和齿(5”)之间的间隙构成的通信带(5)，其围绕将被监测的旋转部件(100)安装并与其一起接地，并且不会直接由外部电压供电；以及具有电压发射板的电容传感器(30)，主要由传感器端子(31)组成；另外，通过导电材料的发射板(60)，结合到外部电压源、与传感器端子 (31)平行并且保持与这些传感器端子相应的间隙(61)；以及电场(40)，位于间隙(61)中并通过发射板(60)和传感器端子(31)之间的发射形成；感应环O)的这些齿(5’ )和齿 (5”)之间的间隙以穿过该电场(40)的方式设置，即当齿(5，)或齿(5”)之间的间隙位于发射板(60)和传感器端子(31)之间时，分别提供电场GO)的中断和通路，以这种方式提供一个特有的断续电场GO’)，其被收集到传感器端子(31”)中。
9.根据权利要求8所述的电发射轮组件，其特征在于，发射板(60)是金属的或导电组合物材料，并连接到具有40V起始电压的电源，该电源由插入到实际传感器中的电路构成或者由ECU (50)提供。
10.根据权利要求7或8所述的电发射轮组件，其特征在于，引入“尖端效应”，其提供具有特定结构和高密度的发射电场GO)；该电感应轮组件主要由以下组成感应环O)，设置有由齿(5’ )和齿(5”)之间的间隙构成的通信带(5)，其与所要监测的旋转部件(100) 电绝缘并且不直接由外部电压供电；以及电容传感器(30)，带有具有“尖端效应”的发射电压板，主要由以下组成传感器端子(31)；以及由导电材料获得的具有“尖端效应(60’)的发射板，外部结合到电压源，平行并保持与传感器端子(31)相关的间隙(61)，并且其具有转向该间隙(61)的面，该面具有一个轮廓，该轮廓在高密度电场的锐角(尖端)(6 发射极具有两个表面；以及高密度电场(40)，位于间隙(61)中并由发射板(60)的尖端(62)和传感器端子(31)之间的发射形成；感应环O)的这些齿(5’ )和齿(5”)之间的间隙设置成穿过该高密度电场G0)，以当齿(5’ )或齿(5”)之间的间隙本身位于发射板(60)的尖端(6 和传感器端子(31)之间时，分别提供电场GO)的中断和通路的方式，以这种方式提供特有的断续电场GO’)，其被传感器端子(31”)收集。
11.根据权利要求10所述的电发射轮组件，其特征在于，所采用的起始电压小于40V。
12.根据权利要求10所述的电发射轮组件，其特征在于，具有“尖端效应”(60’)的发射板的尖端(62)由发射板(60’ )中的折边构成或者由发射板(60’ )中的孔提供。
13.根据权利要求8或10所述的电发射轮组件，其特征在于，传感器端子(31)由连接到合适的电路(3 的两个金属电极构成。
全文摘要
本摘要涉及关于电发射轮组件(1)的发明专利，属于用于汽车工业的电子部件领域，其被开发成确定或监测旋转部件(100)的参数，例如曲轴或其它；该组件具有导电材料的感应环(2)(音轮)，电绝缘地围绕旋转部件(100)安装，连接到外部电压源，适合产生电场(40)并将其临时存储在环(2)的高斯表面中，电场(40)；该感应环(2)还具有通信带(5)，被选择用规则的间隔发射电场(40)，产生特有的断续电场(40’)；以及电容传感器(30)，适合“读出”特有的断续电场(40)。
文档编号G01D5/24GK102519495SQ20111029001
公开日2012年6月27日 申请日期2011年8月12日 优先权日2010年8月13日
发明者奥兰多·达摩塔·帕凡 申请人:萨伯汽车配件工业贸易有限公司