专利名称：啮合编码器齿轮和传感器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在机械装置中使用的啮合齿轮和传感器，更具体地，涉及汽车传动装 置中所包括的齿轮和传感器组件。
背景技术：
本部分仅提供与本公开有关的背景信息，其可能或可能不构成现有技术。在机械装置中(例如功率传动装置，发动机或其他机器)，装置操作的有效控制经 常依靠从装置内的传感器接收数据的控制器。传动装置控制器例如可需要内齿轮、轴或其 他旋转构件的旋转速度。典型地，这使用旋转地固定到这种轴或构件的编码器轮以及瞄准 编码器轮的传感器来完成。编码器轮被要求作为已经在装置中使用的齿轮或轴的额外零 件。编码器轮包括目标齿，该目标齿在它们旋转经过传感器时由传感器检测。传感器被定 位成瞄准编码器轮的齿的径向表面。这些传感器通常是偏压类型的，包括磁体，并且比非偏 压传感器成本更高。编码器轮和传感器组件要求额外的零件和增大的封装空间。因此，在本领域中，对于组合的编码器轮、齿轮和传感器组件，仍有空间来减小所 要求的零件数量，简化传感器复杂性并改善组件的封装、重量和构造。

发明内容
提供了编码器齿轮和用于感测编码器齿轮速度的传感器组件，传感器组件包括 壳体；第一轴，其由所述壳体可旋转地支撑；第一齿轮，其具有多个齿轮齿，所述多个齿轮 齿每个均具有目标表面，并且其中所述第一齿轮由所述第一轴可旋转地支撑；以及传感器， 其安装到所述壳体，并且其中所述传感器具有与所述多个齿轮齿的目标表面相对的第一 端。所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面产生磁场。在本发明的一个例子中，传感器组件包括第二轴，其由所述壳体可旋转地支撑；第 二齿轮，其包括多个齿轮齿。第二齿轮由所述第二轴可旋转地支撑。所述第二齿轮的多个 齿轮齿与所述第一齿轮的多个齿轮齿互相啮合。在本发明的另一个例子中，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面包括涂层，所 述涂层具有产生所述磁场的磁性材料。在本发明的又一个例子中，所述第一齿轮的齿轮齿的目标表面由磁性材料形成。在本发明的又一个例子中，接连的齿轮齿的所述目标表面的磁场交替极性。在本发明的又一个例子中，所述传感器是非偏压的。
在本发明的又一个例子中，所述第一齿轮是直齿轮。在本发明的又一个例子中，所述第一齿轮是斜齿轮。本发明还提供了以下方案 方案1. 一种传感器组件，包括 壳体；
第一轴，其由所述壳体可旋转地支撑；
4第一齿轮，其具有多个齿轮齿，所述多个齿轮齿每个均具有目标表面，并且其中，所述 第一齿轮由所述第一轴可旋转地支撑；以及
传感器，其安装到所述壳体，并且其中，所述传感器具有与所述多个齿轮齿的目标表面 相对的第一端；并且
其中，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面产生磁场。方案2.如方案1所述的传感器组件，进一步包括 第二轴，其由所述壳体可旋转地支撑；
第二齿轮，其包括多个齿轮齿，其中，所述第二齿轮由所述第二轴可旋转地支撑，并且 其中，所述第二齿轮的多个齿轮齿与所述第一齿轮的多个齿轮齿互相啮合。方案3.如方案1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的多个齿轮齿的 目标表面包括涂层，所述涂层具有产生所述磁场的磁性材料。方案4.如方案1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的齿轮齿的目标 表面由磁性材料形成。方案5.如方案1所述的传感器组件，其特征在于，接连的齿轮齿的所述目标表面 的磁场交替极性。方案6.如方案1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是非偏压的。方案7.如方案1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮是直齿轮。方案8.如方案1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮是斜齿轮。方案9.如方案1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是霍尔效应类型传 感器。方案10. —种传感器组件，包括
壳体；
第一轴和第二轴，所述第一轴和所述第二轴均由所述壳体可旋转地支撑； 第一齿轮，其具有多个齿轮齿，所述多个齿轮齿每个均具有目标表面，并且其中，所述 第一齿轮由所述第一轴可旋转地支撑；以及
第二齿轮，其包括多个齿轮齿，其中，所述第二齿轮由所述第二轴可旋转地支撑，并且 其中，所述第二齿轮的多个齿轮齿与所述第一齿轮的多个齿轮齿互相啮合；
传感器，其安装到所述壳体，并且其中，所述传感器具有与所述多个齿轮齿的目标表面 相对的第一端；并且
其中，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面产生磁场。方案11.如方案10所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的多个齿轮齿 的目标表面包括涂层，所述涂层具有产生所述磁场的磁性材料。方案12.如方案10所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的齿轮齿的目 标表面由磁性材料形成。方案13.如方案10所述的传感器组件，其特征在于，接连的齿轮齿的所述目标表 面的磁场交替极性。方案14.如方案10所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是非偏压的。方案15.如方案10所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮是直齿轮。方案16.如方案10所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是霍尔效应类型
方案17. —种传感器组件，包括
壳体；
第一轴和第二轴，所述第一轴和所述第二轴均由所述壳体可旋转地支撑； 第一齿轮，其具有多个齿轮齿，所述多个齿轮齿每个均具有目标表面，并且其中，所述 第一齿轮由所述第一轴可旋转地支撑；以及
第二齿轮，其包括多个齿轮齿，其中，所述第二齿轮由所述第二轴可旋转地支撑，并且 其中，所述第二齿轮的多个齿轮齿与所述第一齿轮的多个齿轮齿互相啮合；
传感器，其安装到所述壳体，并且其中，所述传感器具有与所述多个齿轮齿的目标表面 相对的第一端；并且
其中，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面由产生磁场的磁性材料形成，并且其中， 接连的齿轮齿的所述目标表面的磁场交替极性。方案18.如方案17所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的多个齿轮齿 的目标表面包括涂层，所述涂层具有产生所述磁场的磁性材料。方案19.如方案17所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的齿轮齿的目 标表面由磁性材料形成。方案20.如方案17所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是非偏压的。通过参照下面描述和附图，本发明的进一步的目标、方面和优点将变得明显，其中 相似附图标记指代相同部件、元件或特征。


本文描述的附图仅仅用于说明的目的，而并不旨在以任何方式限制本公开的范 围；
图1是根据本公开的啮合编码器齿轮和传感器组件的例子的平面图；以及 图2是根据本公开的编码器齿轮的一个例子的透视图。
具体实施例方式下面的描述本质上仅仅是示例性的，并不试图以任何方式限制本公开、其应用或 用途。参照附图，其中相似附图标记指代相似部件，图1示出了根据本发明的啮合编码 器齿轮和传感器组件10的例子。齿轮和传感器组件10包括壳体12、编码器齿轮14、小齿 轮16和传感器18。更具体地，编码器齿轮14和小齿轮16均由一对轴20、22可旋转地支 撑，轴20、22由壳体12可旋转地支撑。编码器齿轮14包括多个齿轮齿M，其均具有在与编 码器齿轮14的旋转轴线14A垂直的方向上延伸的目标表面26。每个齿轮齿M的目标表面 26均被磁化以产生磁场。传感器18固定到或牢固附接到壳体12的壁12A。传感器18具有端部18A，其产 生由编码器齿轮14的旋转感生的信号。该信号是由齿轮齿M的磁化目标表面沈经过传 感器端部18A的运动所产生的电流。传感器18可为不脱离本发明范围的各种类型。合适 的传感器18的例子包括但不限于非偏压(unbiased)类型传感器和霍尔效应类型传感器。根据本发明的一个例子，传感器18是不包括磁体的非偏压类型。在内部，传感器18包括卷 绕在铁芯周围的线圈。线圈的端部延伸到引线18B，该引线18B连接到控制器观。传感器 18定位成使得传感器端部18A紧邻编码器齿轮14。编码器齿轮14和传感器端部18A之间 的距离产生气隙“L”。当齿轮齿M的磁化目标表面沈变得紧邻传感器端部18A时，从目标 表面沈发出的磁场经过传感器18。编码器齿轮14的连续旋转，以及由此的齿轮齿M经 过传感器18的通过，导致传感器18经历磁通量的连续变化。传感器18的铁芯中的磁通量 变化在传感器18的线圈中感生了电压。线圈中感生的电压产生了电压信号电流，其由控制 器观接收。当编码器齿轮14旋转时，传感器18中的磁通量变化产生了指示变化电压的信 号。电压信号的幅度与传感器18中感生的磁通量的变化率成比例。例如，如果编码器齿轮 14缓慢地旋转，则传感器18中的磁通量的变化率较小并且产生的电压幅度将较低。然而， 如果编码器齿轮14以较高速度运动，则传感器18中的磁通量的变化率较大并且产生的电 压幅度也将较高。因此，传输至控制器观的电压信号指示了编码器齿轮14的速度。在本发明的另一个例子中，传感器18是霍尔效应类型传感器。典型的霍尔效应传 感器18包括导体，其具有流经该导体的恒定电流。当磁场被引入导体时，磁场使电子偏斜 而不直接流过导体，并且导致测量的电流中的差。当编码器齿轮14的齿M在霍尔效应传 感器18前面经过时，产生的信号被控制器观转换为速度信号。霍尔效应传感器18能够以 高精度测量磁场的强度。此外，因为霍尔效应传感器18不依靠磁通量的强度变化来产生信 号，所以霍尔效应传感器18提供在非常低速情况下测量编码器齿轮14的速度的能力，或者 甚至提供检测编码器齿轮14何时静止(或者在编码器齿轮14静止时进行检测)的能力。而 且，应认识到可采用可操作以检测编码器齿轮14的齿M的任何类型的传感器18。现在参照图2，其示出了根据本发明的编码器齿轮14的一个例子。编码器齿轮14 可在不脱离本发明范围的情况下仿造典型的直齿轮或其他类型的齿轮而制作。编码器齿轮 14包括盘形主体观和放置在主体观的外周边30上的多个齿轮齿24。在所提供的例子中， 每个齿轮齿M具有边缘24A，其平行于相邻齿轮齿M的边缘24A。然而，本发明还构想了 其他齿和齿轮布置，例如具有成角度的或斜的齿轮齿的斜齿轮。优选地，齿轮齿M具有在 与编码器齿轮14的旋转轴线14A垂直的方向上径向延伸的目标表面26。每个齿轮齿M的 目标表面沈构造成产生磁场。更具体地，每个目标表面沈由磁体形成，或被处理以产生磁 场。此外，目标表面沈的磁场可在相继或相邻的齿轮齿M上的极性中进行交替。例如，任 何两个相邻齿轮齿M可具有相反的极性。一种用于实现具有磁场的目标表面的方法包括将涂层32施加到目标表面26。涂 层32包含能够被磁化的颗粒。这种涂层32可从Plymouth, Michigan的Freudenberg NOK 商业购得。然而，替代方法和机制可用于磁化目标表面32而不脱离本发明的范围。例如，用 于磁化目标表面32的另一方法包括由铁材料制造编码器齿轮14并磁化编码器齿轮14的 每个齿轮齿24的目标表面26。这种方法可从Chicago, Illinois的Methode Electronic Inc.商业购得。在例如传动装置的组件中取消编码器轮，除了其他考虑事项之外还提供了改善的 封装机会、更轻重量的组件和改善的可制造性。使用编码器齿轮14作为速度传感器18的 目标还相对于瞄准编码器轮提供了更精确的信号。非偏压传感器18的使用提供了成本机 会以及封装和可靠性的改善。此外，利用目标表面沈代替径向表面作为传感器目标再一次起到了改善封装的作用。 本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且不脱离本发明主旨的变型被预计在本 发明的范围内。这样的变型不被认为是脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种传感器组件，包括 壳体；第一轴，其由所述壳体可旋转地支撑；第一齿轮，其具有多个齿轮齿，所述多个齿轮齿每个均具有目标表面，并且其中，所述 第一齿轮由所述第一轴可旋转地支撑；以及传感器，其安装到所述壳体，并且其中，所述传感器具有与所述多个齿轮齿的目标表面 相对的第一端；并且其中，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面产生磁场。
2.如权利要求1所述的传感器组件，进一步包括 第二轴，其由所述壳体可旋转地支撑；第二齿轮，其包括多个齿轮齿，其中，所述第二齿轮由所述第二轴可旋转地支撑，并且 其中，所述第二齿轮的多个齿轮齿与所述第一齿轮的多个齿轮齿互相啮合。
3.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标 表面包括涂层，所述涂层具有产生所述磁场的磁性材料。
4.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮的齿轮齿的目标表面 由磁性材料形成。
5.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，接连的齿轮齿的所述目标表面的磁 场交替极性。
6.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述传感器是非偏压的。
7.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮是直齿轮。
8.如权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述第一齿轮是斜齿轮。
9.一种传感器组件，包括 壳体；第一轴和第二轴，所述第一轴和所述第二轴均由所述壳体可旋转地支撑； 第一齿轮，其具有多个齿轮齿，所述多个齿轮齿每个均具有目标表面，并且其中，所述 第一齿轮由所述第一轴可旋转地支撑；以及第二齿轮，其包括多个齿轮齿，其中，所述第二齿轮由所述第二轴可旋转地支撑，并且 其中，所述第二齿轮的多个齿轮齿与所述第一齿轮的多个齿轮齿互相啮合；传感器，其安装到所述壳体，并且其中，所述传感器具有与所述多个齿轮齿的目标表面 相对的第一端；并且其中，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面产生磁场。
10.一种传感器组件，包括 壳体；第一轴和第二轴，所述第一轴和所述第二轴均由所述壳体可旋转地支撑； 第一齿轮，其具有多个齿轮齿，所述多个齿轮齿每个均具有目标表面，并且其中，所述 第一齿轮由所述第一轴可旋转地支撑；以及第二齿轮，其包括多个齿轮齿，其中，所述第二齿轮由所述第二轴可旋转地支撑，并且 其中，所述第二齿轮的多个齿轮齿与所述第一齿轮的多个齿轮齿互相啮合；传感器，其安装到所述壳体，并且其中，所述传感器具有与所述多个齿轮齿的目标表面相对的第一端；并且其中，所述第一齿轮的多个齿轮齿的目标表面由产生磁场的磁性材料形成，并且其中， 接连的齿轮齿的所述目标表面的磁场交替极性。
全文摘要
本发明涉及啮合编码器齿轮和传感器组件。具体地，一种用于传动装置的传感器组件包括啮合编码器齿轮和非偏压传感器。编码器齿轮的齿轮齿具有产生磁场的目标表面。传感器瞄准被磁化的目标表面以检测磁场或磁场的变化，并且发送信号到控制器，该信号被转换为编码器齿轮的速度测量值。
文档编号G01D5/14GK102072738SQ20101055695
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者J·B·布拉德利 申请人:通用汽车环球科技运作公司