CN102955042B - 塑料速度靶轮及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料速度靶轮及制造方法。具体地，提供了一种速度靶轮，其包括环形本体部分和多个轮齿。环形本体部分由塑料材料构成，并且多个轮齿从环形本体部分突出。多个轮齿中的每个轮齿包括顶部和毗邻环形本体部分的基部，其中基部与环形本体部分整体地形成，并基本上包括塑料材料，并且其中顶部包括被塑料材料整体地包围的铁质区域。

Description

塑料速度靶轮及制造方法
技术领域
本发明涉及用于机械装置中的传感器的靶轮，尤其涉及结合有铁质材料的塑料靶轮。
背景技术
在该部分中的声明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能构成或可能不构成现有技术。
在诸如动力变速器、发动机或其他机械的机械装置中，对装置的操作的有效控制常常依赖于从该装置内的传感器接收数据的控制器。例如，变速器控制器可能需要内部的齿轮、轴或其他旋转构件的旋转速度。典型地，这利用旋转地固定至这样的轴或构件的速度靶轮和瞄准该速度靶轮的传感器来实现。速度靶轮一般为铁质的并且包括靶齿，所述靶齿在它们旋转经过传感器时由该传感器检测。传感器设置成瞄准速度靶轮的齿的径向表面。金属靶轮常常是重的，相对昂贵，并且可能需要复杂的切割或成形程序来产生合适的靶。
因此，存在对重量轻的且相对便宜的速度靶轮的需求。
发明内容
速度靶轮包括环形本体部分和多个轮齿。环形本体部分由塑料材料组成，并且多个轮齿从所述环形本体部分突出。所述多个轮齿中的每个轮齿都包括顶部以及毗邻环形本体部分的基部和顶部，其中所述基部与所述环形本体部分整体地形成，并且基本上包括塑料材料，并且其中顶部包括被塑料材料整体包围的铁质区域。
在本发明的另一示例中，所述多个轮齿的铁质区域毗邻所述多个轮齿的顶部的径向外表面设置。
在本发明的又一示例中，所述铁质区域包括铁质构件。
在本发明的又一示例中，所述多个轮齿具有预定宽度，并且所述铁质构件具有大致与预定宽度相似的长度。
在本发明的又一示例中，所述铁质构件为大致圆柱形的。
在本发明的又一示例中，所述铁质构件大致具有所述多个轮齿中的每个轮齿的顶部的尺寸。
在本发明的又一示例中，每个铁质构件的外表面在速度靶轮的径向外部并且在所述多个轮齿中的每个轮齿的顶部处被部分地暴露。
在本发明的又一示例中，所述铁质区域包括散布在所述多个轮齿的塑料材料中的多个铁质颗粒。
在本发明的又一示例中，所述多个铁质颗粒的至少一部分沿着所述轮齿的外表面暴露。
在本发明的又一示例中，所述本体部分包括用于压配合在轴上的光滑内表面。
在本发明的又一示例中，在所述轮齿中的每个轮齿中以一定的量包括铁质区域，并且所述铁质区域设置于在霍耳效应传感器中有效地产生信号的位置，所述霍尔效应传感器设置成用于读取所述铁质区域的运动。
在本发明的又一示例中，提供了一种制造速度靶轮的方法。该方法包括：提供注射模腔，所述注射模腔具有用于形成环形速度靶轮的本体成形部分和齿成形部分，用于产生环形速度靶轮；将铁质材料插入所述注射模腔的齿成形部分；将塑料注入到注射模腔中，以形成具有嵌入的铁质材料的轮齿的环形塑料靶轮；以及从注射模腔取出环形塑料靶轮。
在本发明的又一示例中，该方法还包括去除轮齿的外部，以使嵌入的铁质材料暴露。
在本发明的又一示例中，该方法还包括在所述注射膜腔的径向外部并且在所述齿成形部分处将所述铁质材料插入到所述注射模腔的齿成形部分中。
本发明还包括以下方案：
1. 一种速度靶轮，包括：
环形本体部分，其由塑料材料构成；以及
多个轮齿，其从所述环形本体部分突出，并且所述多个轮齿中的每个轮齿包括毗邻所述环形本体部分的基部和毗邻所述基部的顶部，其中所述基部与所述环形本体部分整体地形成并基本上包括所述塑料材料，并且其中所述顶部包括被所述塑料材料整体地包围的铁质区域。
2. 根据方案1所述的速度靶轮，其中，所述多个轮齿的所述铁质区域毗邻所述多个轮齿的所述顶部的径向外表面设置。
3. 根据方案1所述的速度靶轮，其中，所述铁质区域包括铁质构件。
4. 根据方案3所述的速度靶轮，其中，所述多个轮齿具有预定宽度，并且其中所述铁质构件具有大致与所述预定宽度相似的长度。
5. 根据方案3所述的速度靶轮，其中，所述铁质构件为大致圆柱形的。
6. 根据方案5所述的速度靶轮，其中，所述铁质构件大致具有所述多个轮齿中的每个轮齿的顶部的尺寸。
7. 根据方案3所述的速度靶轮，其中，每个所述铁质构件的外表面在所述速度靶轮的径向外部并且在所述多个轮齿中的每个轮齿的所述顶部处被部分地暴露。
8. 根据方案1所述的速度靶轮，其中，所述铁质区域包括散布在所述多个轮齿的所述塑料材料中的多个铁质颗粒。
9. 根据方案8所述的速度靶轮，其中，所述多个铁质颗粒的至少一部分沿着所述轮齿的外表面被暴露。
10. 根据方案1所述的速度靶轮，其中，所述本体部分包括用于压配合在轴上的光滑内表面。
11. 根据方案1所述的速度靶轮，其中，在所述轮齿中的每个轮齿中以一定的量包括所述铁质区域，并且所述铁质区域设置于在霍耳效应传感器中有效地产生信号的位置处，所述霍耳效应传感器设置成用于读取所述铁质区域的运动。
12. 一种速度靶轮，包括：
环形本体部分，其由塑料材料构成；以及
多个轮齿，其从所述环形本体部分突出，并分别包括塑料材料和铁质材料，其中所述塑料材料与所述本体部分整体地形成，并且所述铁质材料毗邻所述速度靶轮的径向外表面设置，并且所述铁质材料至少部分地被所述多个轮齿的所述塑料材料整体地包围。
13. 根据方案12所述的速度靶轮，其中，所述铁质材料为铁质构件。
14. 根据方案13所述的速度靶轮，其中，所述铁质构件具有大致与所述多个轮齿中的每个轮齿的宽度相同的长度。
15. 根据方案13所述的速度靶轮，其中，所述铁质构件为圆柱形的。
16. 根据方案13所述的速度靶轮，其中，所述每个铁质构件的外表面在所述速度靶轮的径向外部并且在所述多个轮齿处被部分地暴露。
17. 根据方案12所述的速度靶轮，其中，所述铁质材料包括散布在所述多个轮齿的塑料材料中的多个铁质颗粒。
18. 根据方案17所述的速度靶轮，其中，所述多个铁质颗粒的至少一部分沿着所述轮齿的外表面被暴露。
19. 根据方案1所述的速度靶轮，其中，在所述轮齿中的每个轮齿中以一定的量包括所述铁质材料，并且所述铁质材料设置于在霍耳效应传感器中有效地产生信号的位置处，所述霍耳效应传感器设置成用于读取所述铁质材料的运动。
20. 一种制造速度靶轮的方法，所述方法包括：
提供注射膜腔，所述注射膜腔具有用于形成环形速度靶轮的本体成形部分和齿成形部分；
将铁质材料插入所述注射膜腔的所述齿成形部分；
将塑料注入所述注射膜腔中，以形成具有嵌入的铁质材料的轮齿的环形塑料靶轮；以及
从所述注射膜腔中取出所述环形塑料靶轮。
21. 根据方案20所述的方法，还包括去除所述轮齿的外部，以使所述嵌入的铁质材料暴露。
22. 根据方案20所述的方法，还包括磁化所述注射膜腔，以将所述铁质材料放置在所期望的位置。
本发明另外的方面和优点将参考以下的说明和附图而变得明显，附图中相同的附图标记指示了相同的部件、元件或特征。
附图说明
在此描述的附图仅用于例证目的，且不旨在以任何方式限制本发明的范围；
图1是根据本发明的原理的速度传感器组件的示例的示意图；
图2是根据本发明的原理的速度靶轮的示例的侧视图；
图3是根据本发明的原理的速度靶轮的示例的一部分的放大图；
图4是根据本发明的原理的速度靶轮的示例的一部分的放大图；以及
图5是制造根据本发明原理的速度靶轮的方法的示例的流程图。
具体实施方式
以下的说明本质上仅是示例性的，且不旨在限制本公开、应用、或使用。
参考附图，其中相同的附图标记指示了相同的部件，图1中图示了根据本发明原理的用于确定轴12的速度的速度传感器组件10的示例。速度传感器组件10包括旋转地紧固至轴12的速度靶轮14和设置成对速度靶轮14进行读取的传感器18。轴12广义地为车辆变速器的旋转速度待测量的轴、托架、毂或其他旋转部件。变速器在不偏离本发明范围的情况下可以是自动的、手动的、双离合器的、或其他类型的变速器。应意识到的是，传感器组件10在不偏离本发明范围的情况下可用于动力输出单元（PTU）、中/后差速器和车辆轮速传感器。
现在参考图2和图3，并继续参考图1，在多个视图中示出了根据本发明原理的速度靶轮14。速度靶轮14总体上具有塑料模制的本体部分20和多个轮齿24。本体部分20的内表面22压配合到轴12上，以使轴12和靶轮14以大致相同的速度旋转。在替代性的实施例中，靶轮14的内表面22包括花键（未示出），以与在轴12上形成的花键（未示出）接合。轮齿24中的每个轮齿包括铁质物体或铁质构件25以及从靶轮14径向向外的靶面26。铁质构件限定轮齿24中的每个轮齿的铁质区域。铁质构件25至少部分地被形成轮齿24的其余部分的塑料整体地包围或围绕。在所提供的示例中，如以下将描述地，铁质构件25是具有几毫米的直径和几毫米的长度的圆柱体，并且通过在靶轮14的模制期间被放置在注射模腔中从而被整体地包围。应意识到的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可使用其他形状和尺寸的物体。靶面26可包括铁质构件25的外表面的一部分。例如，在模制靶轮14之后，可通过磨削、切割或其他方法去除靶轮14的塑料外径部分，以使铁质构件25的外表面的一部分暴露。在替代性的实施例中，保持每个轮齿24的外部，并且铁质构件25大到足够通过塑料层来改变传感器18的场。
传感器18通常检测磁场的变化，以确定每个轮齿24何时经过传感器18。传感器18通常固定或者牢固地地附接至变速器壳体（未示出）。传感器18主动地检测靶中的铁质构件25，以确定速度。传感器18产生由速度靶轮14和嵌入每个轮齿24的铁质构件25的旋转引发的信号。在不偏离本发明的范围的情况下，传感器18可具有各种类型，并且磁场能够以各种方式产生。根据本发明的一个示例，传感器18是霍耳效应型传感器。
传感器通过导线30输出指示了靶轮14的速度的信号。传感器18紧邻靶轮14的靶面26定位。速度靶轮14与传感器18之间的距离形成气隙。速度靶轮14的连续旋转，以及因此轮齿24经过传感器18的通过，使传感器18检测磁场的连续变化。传感器18中磁场的变化引发导线30中指示了速度靶轮14和轴12的速度的信号。
控制器32与导线30电连通，以检测来自传感器18的信号流。控制器32优选地是这样的电子装置，其具有：预编程数字计算机或处理器、控制逻辑、用于存储数据的存储器和至少一个I/O外围设备的电子装置。然而，在不偏离本发明的范围的情况下可采用其他类型的控制器。
现在参考图4，其示出了根据本发明的原理的靶轮14'的替代性实施例的一部分。靶轮14'大致与靶轮14相似，并且可与先前描述的轴12和传感器18一起使用。靶轮14'包括塑料本体部分20'和多个轮齿24'。轮齿24'各自包括铁质区域或者铁质颗粒25'的区域。在靶轮14'的外径附近包括铁质颗粒25'，并且铁质颗粒25'至少部分地暴露在轮齿24'的外表面26'上。例如，铁质颗粒25'的区域可被添加至用于注射模制塑料的模具的齿区域。优选地，在模制靶轮14'之后，磨削外表面26'，以使铁质颗粒25'暴露。铁质颗粒25'的区域在经过传感器18时改变磁场，这继而又产生指示了靶轮14'和轴12的速度的信号。
现在参考图5，由附图标记100指示了制造靶轮的方法。在步骤102处，提供注射膜腔。注射膜腔具有本体成形部分和齿成形部分，以形成速度靶轮。在步骤104中，将铁质材料插入注射膜腔的齿成形部分中。例如，可在注射膜腔的外径附近将铁质构件25或铁质颗粒25'插入齿成形部分中。在一个示例中，铁质材料可通过磁化模具的一部分来定位在齿成形部分中。
在步骤106中，将塑料注入注射膜腔，以形成塑料靶轮。注射形成了具有嵌入的铁质材料的轮齿的塑料靶轮。例如，塑料靶轮可以是分别具有轮齿24、24'的塑料靶轮14、14'中的一个。然后，在步骤108中从注射膜腔取出塑料靶轮。
在步骤110中，去除每个轮齿的外部，以使铁质材料暴露并且形成用于速度传感器的合适的靶。例如，可通过车削或磨削来去掉轮齿的外部，以使铁质材料暴露。在替代性的实施例中，以通过轮齿的外塑料层能够合适改变传感器的磁场的量来包括铁质材料，并且可省略步骤110。应意识到的是，诸如封装空间的其他考虑可能影响是否执行步骤110。
因此，本发明提供了一种简单然而有效的靶轮，其具有低的复杂性、低成本、并且重量轻。
本公开的说明本质上仅是示例性的，并且没有偏离本公开的要旨的变体确定为在本公开的范围内。这样的变体被认为没有偏离本公开的精神和范围。

Claims (16)

1.一种速度靶轮，包括：
环形本体部分，其由塑料材料构成；以及
多个轮齿，其从所述环形本体部分突出，并且所述多个轮齿中的每个轮齿包括毗邻所述环形本体部分的基部和毗邻所述基部的顶部，其中所述基部与所述环形本体部分整体地形成并基本上包括所述塑料材料，并且其中至少一个顶部包括铁质区域，所述铁质区域包括被所述塑料材料整体地包围的单个铁质构件；
其中，在所述轮齿中的每个轮齿中以一定的量包括所述铁质区域，并且所述铁质区域设置于在设置成用于读取所述铁质区域的运动的霍耳效应传感器中有效地产生信号的位置处，使得由轮齿中任何一个产生的信号与由轮齿中另一个产生的信号基本上是相同的；并且
其中，所述多个轮齿具有预定宽度，并且其中所述铁质构件具有大致与所述预定宽度相似的长度。
2.根据权利要求1所述的速度靶轮，其中，所述多个轮齿的所述铁质区域毗邻所述多个轮齿的所述顶部的径向外表面设置。
3.根据权利要求1所述的速度靶轮，其中，所述铁质构件为大致圆柱形的。
4.根据权利要求3所述的速度靶轮，其中，所述铁质构件大致具有所述多个轮齿中的每个轮齿的顶部的尺寸。
5.根据权利要求1所述的速度靶轮，其中，每个所述铁质构件的外表面在所述速度靶轮的径向外部并且在所述多个轮齿中的每个轮齿的所述顶部处被部分地暴露。
6.根据权利要求1所述的速度靶轮，其中，所述铁质区域包括散布在所述多个轮齿的所述塑料材料中的多个铁质颗粒。
7.根据权利要求6所述的速度靶轮，其中，所述多个铁质颗粒的至少一部分沿着所述轮齿的外表面被暴露。
8.根据权利要求1所述的速度靶轮，其中，所述本体部分包括用于压配合在轴上的光滑内表面。
9.一种速度靶轮，包括：
环形本体部分，其由塑料材料构成；以及
多个轮齿，其从所述环形本体部分突出，并每个轮齿包括塑料材料和单个铁质构件，其中所述塑料材料与所述本体部分整体地形成，并且所述单个铁质构件毗邻所述速度靶轮的径向外表面设置，并且所述单个铁质构件至少部分地被所述多个轮齿的所述塑料材料整体地包围；
其中，在所述轮齿中的每个轮齿中以一定的量包括所述铁质构件，并且所述铁质构件设置于在设置成用于读取所述铁质构件的运动的霍耳效应传感器中有效地产生信号的位置处，使得由轮齿中的任何一个产生的信号与由轮齿中的另一个产生的信号基本上是相同的；
其中，所述单个铁质构件具有与所述多个轮齿中的每个轮齿的宽度相同的长度。
10.根据权利要求9所述的速度靶轮，其中，所述铁质构件为圆柱形的。
11.根据权利要求9所述的速度靶轮，其中，所述每个铁质构件的外表面在所述速度靶轮的径向外部并且在所述多个轮齿处被部分地暴露。
12.根据权利要求9所述的速度靶轮，还包括散布在所述多个轮齿的塑料材料中的多个铁质颗粒。
13.根据权利要求12所述的速度靶轮，其中，所述多个铁质颗粒的至少一部分沿着所述轮齿的外表面被暴露。
14.一种制造速度靶轮的方法，所述方法包括：
提供注射膜腔，所述注射膜腔具有用于形成环形速度靶轮的本体成形部分和齿成形部分，齿成形部分具有宽度；
将单个铁质构件插入所述注射膜腔的所述齿成形部分，其中单个铁质构件具有大致与齿成形部分的宽度相同的长度；
将塑料注入所述注射膜腔中，以形成具有嵌入的铁质构件的轮齿的环形塑料靶轮；以及
从所述注射膜腔中取出所述环形塑料靶轮。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括去除所述轮齿的外部，以使所述嵌入的铁质构件暴露。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括磁化所述注射膜腔，以将所述铁质材料放置在所期望的位置。
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