MXPA02007565A - Sensor de velocidad de rueda. - Google Patents

Abstract

Un ensamble de sensor de velocidad de rueda mejora el desempeno y simplifica tambien la fabricacion. Incluye un polo y un concentrador de flujo magnetico de una sola pieza que tiene una primera region, una segunda region y una tercera region de diametros distintos. Componentes sobremoldeados en los extremos opuestos del polo/concentrador proporcionan una cavidad para el devanado lo que elimina el uso convencional de un carrete. Un iman es recibido sobre el polo entre el primer extremo y la region intermedia de tal manera que el iman este colocado mas cerca adyacente al extremo de polo del ensamble de sensor. Una tapa de extremo moldeada se proporciona en el extremo opuesto del ensamble y un diseno de tapa puede ser facilmente sustituido por otro segun se desea.

Description

SENSOR DE VELOCIDAD DE RUEDA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la invención Esta solicitud se refiere a un sistema de frenos para camiones y más particularmente a un aparato y método para formar un sensor económico para monitorear la velocidad de rotación de una rueda. Antecedentes de la invención Aún cuando existen numerosas tecnologías nuevas para detectar la rotación con el objeto de determinar la velocidad de una rueda, ninguna de estas tecnologías se considera actualmente como alternativa viable debido al costo de aplicación de dichas nuevas tecnologías. Por ejemplo, se ha dado consideración a la detección de la rotación mediante la utilización de sensores ópticos o infrarrojos. A la fecha, estas alternativas se consideran demasiado costosas. Además, el uso/operación de arreglos ópticos es sensible al entorno externo, es decir, lodo, polvo, etc. La tecnología establecida detecta la velocidad de una rueda con base en la reluctancia variable. Es decir, un anillo de tono gira con la rueda. Montado de manera adyacente al anillo de tono se encuentra un lector o sensor. El sensor incluye una pieza de polo colocada cerca adyacente al anillo de tono de tal manera que este sensible al movimiento del anillo. La pieza de polo coopera con el imán para establecer un campo magnético interrumpido por la rotación del anillo de tono. El anillo de tono tiene dientes que interrumpen la trayectoria de flujo y esto provoca una señal en el sensor la cual es comunicada al devanado que amplifica la señal. Además, un concentrador de flujo, típicamente una masa o bloque de metal, se utiliza también para mejorar la eficiencia del sensor. Un carrete de plástico fabricado separadamente se utiliza en los sensores de velocidad de rueda en uso comercial hoy en día. El devanado es recibido alrededor del carrete y el devanado es fijado sobre un conector eléctrico que se extiende hacia fuera a partir de un extremo del sensor remoto del anillo de tono. Varios conectores de formas diferentes o colas se utilizan. Por ejemplo, una cabeza recta, una cabeza de ángulo recto, o una cabeza recta con un hombro integrado son tres tipos de cubiertas o coronas de conector moldeadas que requieren de moldes separados para cada una de las formas diferentes. Esta amplia variedad de configuraciones es ráenos eficiente desde una perspectiva económica que un diseño estandarizado. Por consiguiente, existe la necesidad de mejorar la tecnología existente con mejoras deseadas tanto en cuanto a costo como en cuanto a eficiencia de desempeño. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención ofrece un sensor de velocidad de rueda que presenta un costo significativamente reducido y logra eficiencias de señal mejoradas mientras mantiene la flexibilidad del diseño. Una modalidad ejemplar del sensor de velocidad de rueda incluye un polo y un concentrador de flujo magnético de una sola pieza que tiene regiones moldeadas sobre el primer extremo y segundo extremo con un devanado recibido entre el primer material moldeado y el segundo material moldeado. Un imán es recibido en el polo y alojado de preferencia dentro del primer material para establecer un campo magnético. Una manga es recibida sobre el ensamble permitiendo que el polo se extienda hacia afuera a partir del primer extremo de la manga y un ensamble de conector a partir deí segundo extremo. El polo y el concentrador de flujo magnético de una pieza incluye una primera región o sección, una segunda región o sección, y una tercera región o sección que tienen dimensiones en corte diferentes. La primera sección o sección más pequeña sirve como pieza de polo del eensor, la segunda sección sirve como soporte integral para el devanado, y la tercera sección tiene una dimensión en corte mayor y sirve como concentrador de flujo. Un método ejemplar para ensamblar el sensor de velocidad de rueda incluye los pasos de proporcionar un polo y un concentrador de flujo magnético de una pieza, montar un imán en el primer extremo, moldear un primer material en el imán y primera porción del concentrador de flujo magnético; moldear un segundo material en una segunda porción del polo y concentrador de flujo magnético, devanar un alambre alrededor del polo y concentrador de flujo magnético entre el primer material y el segundo material, y encerrar el ensamble. Una manga tiene dimensiones adecuadas para su recepción en el primer material y segundo material y se fija mecánicamente ahí . Se completa la conexión eléctrica a partir de los devanados hacia un conector eléctrico sobremoldeado de plástico que es insertado en un extremo de la manga. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención puede tomar forma física en ciertas partes y arreglos de partes, cuyas modalidades preferidas son descritas en esta especificación e ilustradas en los dibujos adjuntos. La figura 1 es una vista en corte transversal longitudinal de la presente invención que tiene una primera variación de un conector eléctrico. La figura 2 es una vista de otra modalidad preferida sustancialmente idéntica a la figura 1 y que incluye una segunda variación de un conector eléctrico. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Un nuevo ensamble de sensor de velocidad de rueda A se muestra en las figuras 1 y 2. Incluye un polo y un concentrador de flujo magnético de una pieza 10 formado de metal y que tiene tres regiones distintas o secciones 12, 14, 16. La primera sección 12 tiene el diámetro más pequeño, por ejemplo, del orden de 2.54 mm (0.10 pulgada) de diámetro. Esta porción define el polo del polo/concentrador de una sola pieza. Como tal, incluye un extremo 18 que se extiende hacia fuera a partir del primer extremo 20 del ensamble de sensor A. Como lo observará una persona con conocimientos normales en la materia, es importante que la dimensión o distancia entre el polo y el anillo de tono (no ilustrado) se mantenga a un mínimo. Por ejemplo, un espacio del orden de 0.254 mm (0.010 pulgada) es deseable para obtener un desempeño máximo del sensor. Es también preferible que el polo este expuesto al final del ensamble de sensor, es decir, no encajado ni cubierto, de tal manera que no se afecte la sensibilidad o tolerancia de espacio del sensor. La segunda porción 14 del polo/concentrador es de un diámetro intermedio. Como será aparente abajo, sirve como soporte interno para el devanado 30. Por ejemplo, se utiliza un gran número de vueltas en el devanado para amplificar la señal. En una modalidad preferida, el devanado es de aproximadamente 137 metros (450 pies) de largo mediante la utilización de numerosas vueltas de alambre de 0.05 mm (0.002 pulgada). Se observará sin embargo que un alambre de un diámetro diferente, o un número mayor o menor de vueltas, o una longitud diferente de alambre puede utilizarse para lograr los resultados deseados sin salirse del alcance de la presente invención. La tercera región 16 del polo/concentrador de preferencia tiene la mayor dimensión transversal. Sirve como masa metálica grande para concentrar la señal recogida o detectada en el extremo de polo y finalmente transmitida a una unidad de control electrónica (no se muestra) de un sistema de frenos antibloqueo o sistema de control de tracción. Un primer sobremolde de material o plástico se forma sobre una porción sustancial de la primera región del polo/concentrador, y parcialmente sobre la segunda región 14. El material del molde 32 aloja y encierra también un imán 34. El imán es de preferencia de configuración anular de una dimensión adecuada para ser recibido en la primera región 12 y se apoya contra la interfaz escalonada entre la primera región y segunda región 12, 14 del polo/concentrador. Este arreglo coloca de manera provechosa el imán cerca del extremo del polo lo que mejora también el desempeño del sensor. El primer material 32 forma una capa de extremo e incluye de preferencia una ranura externa 36 que recibe un miembro de sello, por ejemplo, un sello de junta tórica 38 ahí. El sello de junta tórica es circunferencialmente continuo y ofrece una barrera adecuada a los componentes internos del ensamble del sensor contra el entorno externo. La dimensión externa o diámetro del primer material se selecciona para adecuarse a un diámetro interno de un tubo o manga 40 de acero inoxidable sin costura. Así, la junta tórica proporciona una interfaz de sello entre el primer material y la manga 40 en un primer extremo del ensamble de sensor. Cuando se inserta axialmente en la manga 40, el extremo 20 del primer material es alineado con el extremo de la manga 40, y después una conexión mecánica, por ejemplo, a través de pliegues 42 circunferencialmente espaciados, se proporciona en la manga para interbloquear mecánicamente los componentes individuales del sensor de velocidad de rueda juntos. En segundo extremo 46 del primer material define una pared radial o apoyo para el devanado 30. De manera similar, en segundo material 50 es recibido en la tercera región 16 del polo/concentrador. Es de preferencia un material sobremoldeado de plástico que tiene un diámetro externo sustancialmente idéntico al diámetro interno de la manga 40. Extremos opuestos del devanado incluyen conductores 52, 54 que se extienden a través del segundo material para conexión con pernos de conductor 56, 58, respectivamente en un extremo del segundo material. Los pernos de conector pueden estar moldeados integralmente en el segundo material o bien se pueden proporcionar ahí rebajos para recibir los pernos de conector. Así, un primer extremo 60 del segundo material forma un apoyo para el devanado 30. Coopera con la cara de extremo 46 del primer material, el diámetro interno de la manga, y el diámetro externo de la segunda región 14, para definir una cavidad que sirve como carrete para el devanado. Se observará adicionalmente que la longitud axial de la manga 40 y la longitud axial del segundo material se seleccionan de tal manera que los pernos de conductor 56, 58 estén colocados hacia dentro a partir de un segundo extremo 70 del ensamble de sensor. Un tercer material o capa de extremo 80 tiene una dimensión axial adecuada para llenar el resto de la cavidad definida por la manga. Es de preferencia un componente sobremoldeado de plástico que recibe los pernos de conductor a lo largo de una cara interior e incluye una región 82 en forma de cuello o bien de una dimensión reducida que se extiende hacia el exterior a partir del extremo del ensamble para servir como cableado preformado que lleva a la unidad de control electrónica. En la modalidad de la figura 1, la configuración de la extensión es una extensión recta, mientras que en la figura 2, se ilustra un hombro a 90° o ángulo recto. Evidentemente se pueden utilizar otras configuraciones según se desea. El tercer material incluye también una ranura externa 90 que recibe un miembro de sello, por ejemplo, un sello de junta tórica 92 ahí. El miembro de sello proporciona una interfaz sellada entre el diámetro interno de la manga y el diámetro externo del tercer material adyacente al segundo extremo 70 del ensamble de sensor. Además, el tercer material se encuentra bloqueado axialmente o conectado mecánicamente a la manga a través de una serie de pliegues espaciados circunferencialmente 94, por lo que el tubo es radialmente deformado para sujetar el tercer material. Esto proporciona una conexión mecánica simplificada que no rompe la integridad del tubo sin costura utilizado para formar la manga. Por consiguiente, los componentes externos del ensamble de sensor son adecuadamente sellados con relación al entorno externo. Una comparación de las figuras 1 y 2 ilustra que todos los componentes de los ensambles de sensor son idénticos excepto el tercer material o capa de extremo 80. Otras configuraciones de las capas de extremo pueden ser utilizadas en caso necesario. Por otra parte, una construcción mucho más simplificada y un método de ensamblaje más sencillo se logra con el diseño mientras se utiliza una tecnología de sensor de velocidad de rueda comprobada, convencional. El ensamblaje de los componentes se efectúa de preferencia de la siguiente manera. El polo/concentrador de flujo magnético de una pieza recibe un imán sobre la primera región 12. De preferencia, se apoya contra la interfaz escalonada con la segunda región 14. La primera capa de extremo 32 es después moldeada de manera integral en la primera región del polo/concentrador y una porción de la segunda región, así como el imán permanente. Un segundo material 50 es moldeado en la región de concentrador 16 y, en parte, en el extremo de la segunda región 14. El devanado 30 es enrollado en la cavidad el número deseado de vueltas y los conductores 52, 54 son proporcionados a través del segundo material y soldados con los pernos de conector 56, 58. Un anillo torado 38 es después colocado en su lugar en su ranura asociada 36 y este subensamblaje, o cartucho, es insertado en la manga 40. La modalidad deseada de la segunda capa de extremo se selecciona para su recepción en el extremo de la manga, la junta tórica 92 es colocada en la ranura respectiva 90, los pernos de conector son fijados en lugar, y el ensamblaje entero es sujetado a presión de conformidad con lo representado por los números de referencia 42, 94. Este ensamble simplificado de enchufe y tubo ofrece un sensor que controla cuidadosamente la distancia entre el polo y el anillo de tono. Permite que el extremo 18 del polo se extienda hacia fuera a partir del bastidor para limitar el espacio con el anillo de tono y mejorar el desempeño. Es también innecesario proporcionar una extensión del bastidor sobre el extremo 20 puesto que la estructura es todavía relativamente robusta. Esto puede lograrse sin perdida de protección ambiental debido a los sellos de junta tórica proporcionados en los extremos opuestos. El imán es también colocado más cerca del extremo de polo, mejorando de esta manera el desempeño del ensamble de sensor. Una unión mecánica se logra efectivamente entre los componentes individuales sin perforar la manga - proporcionando otra vez el sello del ensamble con relación al entorno externo. La masa de metal definida por la tercera región 16 sirve también para enfocar la señal y mejorar el desempeño. Por consiguiente, globalmente, se logra un desempeño mejorado debido a las tolerancias estrechas mientras se sigue dando cavidad a diseños diferentes de capa de extremo según se desea. La invención ha sido descrita con referencia a las modalidades preferidas. Otras personas podrán pensar en modificaciones o alteraciones al leer y comprender esta especificación. La invención tiene el propósito de incluir tales modificaciones y alteraciones en la medida en que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas o equivalentes de las mismas.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un sensor de velocidad de rueda para detectar la rotación de una rueda que tiene un anillo de tono asociado, que comprende: un polo y concentrador de flujo magnético de una pieza que tiene un primer extremo próximo a dicho anillo de tono y un segundo extremo remoto con relación a dicho anillo de tono, dicho primer extremo y dicho segundo extremo están interconectados por una región intermedia; un primer material moldeado sobre el primer extremo del polo y concentrador, y un segundo material moldeado sobre el segundo extremo del polo y concentrado; un devanado recibido en la región intermedia entre el primer material y el segundo material; y un imán recibido en el polo, el imán entero colocándose entre el primer extremo del devanado y alojado dentro del primer material . El sensor de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además una manga hueca recibida en el primer material y segundo material . El sensor de conformidad con la reivindicación 2, en donde la manga es abierta tanto en el primer extremo como en el segundo extremo por lo que el polo se extiende hacia fuera a partir del primer extremo de la manga y recibe un ensamble de conector en el segundo extremo . El sensor de conformidad con la reivindicación 2, en donde la manga es mecánicamente unida al primer material y segundo material . El sensor de conformidad con la reivindicación 4, en donde la manga es mecánicamente fijada a presión sobre el primer material y segundo material. El sensor de conformidad con la reivindicación 2, que comprende además un miembro de sello interpuesto entre la manga y el primer material. El sensor de conformidad con la reivindicación 6, que comprende además un segundo miembro de sello interpuesto entre la manga y el segundo material. El sensor de conformidad con la reivindicación 1, en donde el polo y concentrador de flujo magnético de una pieza incluye una primera sección, una segunda sección y una tercera sección. El sensor de conformidad con la reivindicación 8, en donde la primera sección, la segunda sección y la tercera sección son de dimensiones diferentes en corte transversal. El sensor de conformidad con la reivindicación 9, en donde la primera sección tiene una dimensión en corte transversal menor y se encuentra en el primer extremo para servir como pieza de polo del sensor, la segunda sección tiene una dimensión en corte transversal intermedia y sirve como un soporte interno para el devanado; y la tercera sección tiene la dimensión transversal mayor y sirve como concentrador de flujo. 1. Un método para ensamblar un sensor de velocidad de rueda que comprende los pasos de: proporcionar un polo y concentrador de flujo magnético de una pieza; montar un imán sobre un primer extremo del polo y concentrador de flujo magnético; moldear un primer material sobre el imán y una primera porción del polo y concentrador de flujo magnético; moldear un segundo material en el imán y una segunda porción del polo y concentrador de flujo magnético; devanar un alambre alrededor del polo y concentrador de flujo magnético entre el primer material y el segundo material; y cerrar el ensamble. 12. El método de conformidad con la reivindicación 11, en donde el paso de cerrar incluye el paso de proporcionar una manga hueca de un tamaño adecuado para recibir el primer material y el segundo material ahí. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12 que comprende el paso adicional de sujetar mecánicamente la manga sobre el primer material y segundo material. 4. El método de conformidad con la reivindicación 13, en donde el paso de sujetar incluye la sujeción a presión de la manga sobre el primer material y segundo material. 5. El método . e conformidad con la reivindicación 12, que comprende los pasos adicionales de suministrar una manga abierta tanto en el primer extremo como en el segundo extremo y de una dimensión adecuada para recibir el primer material y el segundo material ahí. 6. El método de conformidad con la reivindicación 15, que comprende el paso adicional de establecer un sello entre la manga y el primer material y segundo material. 17. El método de conformidad con la reivindicación 16, que comprende el paso adicional de insertar un conector eléctrico en el segundo extremo de la manga. 8. El método de conformidad con la reivindicación 17, que comprende el paso adicional de conectar eléctricamente el alambre al conector. 19. Un sensor de campo magnético que comprende: un núcleo metálico de una pieza que incluye varias secciones, cada sección teniendo un diámetro respectivo; un imán alrededor de solamente una primera de las secciones para crear un campo magnético, una señal siendo recibida en la primera sección en función del flujo asociado con el campo magnético; y un devanado alrededor de una segunda de las secciones para amplificar la señal que es recibida de la primera sección, una tercera de las secciones concentrando el flujo asociado con el campo magnético. El sensor de campo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 19, en donde la segunda sección es contigua tanto con relación a la primera sección como con relación a la tercera sección. El sensor de campo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 19, en donde el imán es anular. El sensor de campo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 19, en donde la primera sección tiene el menor de los diámetros y la tercera sección tiene el mayor de los diámetros. El sensor de campo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 19, en donde la señal amplificada de la segunda sección es transmitida a una unidad de control electrónica de por lo menos uno de un sistema de frenos antibloqueo y un sistema de control de tracción para un vehículo. El sensor de campo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 23, que incluye además : conductores eléctricos en comunicación eléctrica con extremos opuestos del devanado para pasar la señal amplificada de la segunda sección hacia la unidad de control electrónica. 25. El sensor de campo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 19, en donde le imán es sujetado por un sobremolde no conductor alrededor de una porción de la primera sección. 26. El sensor de campo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 25, en donde un extremo de la primera sección se extiende más allá del sobremolde. 27. Un sensor de flujo magnético, que comprende: un polo metálico integral que incluye una pluralidad de interfaces escalonadas que definen una pluralidad de regiones que tienen diámetros respectivos a lo largo de una dirección axial; un imán alrededor de una primera de las regiones para crear un campo magnético, un flujo magnético asociado con el campo concentrado por una tercera de las regiones la cual tiene un diámetro mayor que la primera región, una señal recibida en la primera región en función de una trayectoria del flujo en un extremo de la primera región; y un devanado conductor alrededor de una segunda de las regiones para amplificar la señal recibida en la segunda región a partir de la primera región, el imán no empalma el devanado a lo largo de la dirección axial . 28. El sensor de flujo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 27, en donde un diámetro de la segunda región es mayor que un diámetro de la primera región. 29. El sensor de flujo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 28, en donde el diámetro de la tercera región es mayor que el diámetro de la segunda región. 30. El sensor de flujo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 27, en donde el imán apoya la interfaz entre la primera región y la segunda región. 31. El sensor de flujo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 27, que incluye además : un primer material moldeado en una primera porción del polo; y un segundo material moldeado en una segunda porción del polo. 32. El sensor de flujo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 27, en donde el imán incluye un orificio a través del cual pasa la primera región. 33. El sensor de flujo magnético de conformidad con lo establecido en la reivindicación 27, que incluye además : varios conectores eléctricos que comunican con el devanado para pasar la señal amplificada a una unidad de control electrónica. 34. Un sensor para determinar una velocidad de rotación de un objeto, que comprende: un núcleo metálico unitario que incluye varias secciones cada una teniendo un diámetro respectivo; un imán alrededor de una primera de las secciones, que tiene una punta cercana al objeto, para crear un campo magnético, un flujo magnético asociado con el campo es alterado en función de la velocidad de rotación del objeto, una señal indicativa del flujo magnético alterado es recibida en la primera sección, y un devanado alrededor de una segunda de las secciones para amplificar la señal recibida de la primera sección, el imán está totalmente alojado entre el devanado y la punta. 35. El sensor para determinar una velocidad de rotación de conformidad con lo establecido en la reivindicación 34, que incluye además : conectores que comunican eléctricamente con el devanado y una unidad de control electrónica para transmitir la señal amplificada a la unidad de control electrónica, que determina la velocidad de rotación en función de varias señales. . El sensor para determinar una velocidad de rotación de conformidad con lo establecido en la reivindicación 34, en donde el flujo es concentrado por una tercera de las secciones del núcleo, la segunda sección encontrándose entre la primera sección y la tercera sección. . El sensor para determinar una velocidad de rotación de conformidad con lo establecido en la reivindicación 36, en donde la tercera sección es mayor que la primera sección y segunda sección. -Un sistema para determinar una velocidad de rotación, que comprende: un anillo que tiene un diente; un sensor que incluye : un núcleo metálico de una pieza que incluye numerosas secciones cada una teniendo un diámetro respectivo; un imán alrededor solamente de una primera de las secciones para crear un campo magnético en - función de una distancia del diente a partir de un borde de la primera sección, una señal siendo recibida en la primera sección en función de un flujo asociado con el campo magnético; y un devanado alrededor de una segunda de las secciones para amplificar la señal que es recibida a partir de la primera sección, una tercera de las secciones concentrando el flujo asociado con el campo magnético. El sistema para determinar una velocidad de rotación de conformidad con lo establecido en la reivindicación 38, en donde la velocidad de rotación es determinada en función de una cuenta que indica el número de veces que el diente pasa dentro de una distancia predeterminada a partir del borde de la primera sección. El sistema para determinar una velocidad de rotación de conformidad con lo establecido en la reivindicación 38, en donde el imán es anular. El sistema para determinar una velocidad de rotación de conformidad con lo establecido en la reivindicación 38, en donde la primera sección tiene el menor de los diámetros y la tercera sección tiene el mayor de los diámetros . El sistema para determinar una velocidad de rotación de conformidad con lo establecido en la reivindicación 38, en donde el anillo es asociado con una rueda de vehículo, que incluye además: una unidad de control electrónica de Dor lo menos uno de un sistema de frenos antibloqueo y un sistema de control de tracción del vehículo, la unidad de control electrónica controla la rueda en función de la señal amplificada recibida del devanado. n yi n 23 RESUMEN DE LA INV?NCIÓN Un ensamble de sensor de velocidad de rueda mejora el desempeño y simplifica también la fabricación. Incluye un polo y un concentrador de flujo magnético de una sola pieza que tiene una primera región, una segunda región y una tercera región de diámetros distintos. Componentes sobremoldeados en los extremos opuestos del polo/concentrador proporcionan una cavidad para el devanado lo que elimina el uso convencional de un carrete. Un imán es recibido sobre el polo entre el primer extremo y la región intermedia de tal manera que el imán esté colocado más cerca adyacente al extremo de polo del ensamble de sensor. Una tapa de extremo moldeada se proporciona en el extremo opuesto del ensamble y un diseño de tapa puede ser fácilmente sustituido por otro según se desea.