基于差分/不对称的感应感测的齿轮感测制造技术

描述的示例包括适于基于差分传感器响应波形来感测齿轮(齿轮齿)运动(诸如转速、方向和位置的组合)的感应齿轮感测系统。具有针对不同齿轮(10)配置的差分传感器响应的感应齿轮感测的示例实施例包括：基于轴向(接近型)感测产生来自双差分传感器(101、102)的差分脉冲/相位传感器响应信号，以及利用不对称齿轮齿或不对称传感器或两者的组合基于横向感测和轴向感测来产生来自单个传感器的不对称响应信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体涉及齿轮感测(例如齿轮转速和齿轮齿计数)，并且特别涉及基于差分(differential)/不对称的感应感测的齿轮感测。
技术介绍
齿轮传感器对于感测齿轮运动(诸如转速、位置和齿轮齿计数)是有用的。机械系统可以被使用，但是电磁系统通过将经过传感器的齿轮齿的重复传动转化为电数据(例如传感器脉冲响应)有助于避免磨损和失效的伴随问题。一种常用方法是霍尔(Hall)效应齿轮齿感测，其使用霍尔元件来感测磁铁与传动的含铁金属齿轮齿之间的气隙中的磁通量变化。霍尔元件的输出可以被转化为数字数据并且被处理以生成表示齿轮转速和/或齿轮位置的数字输出。
技术实现思路
描述的示例针对感测齿轮(齿轮齿)运动(诸如转速、方向和位置的某些组合)的问题。描述的示例包括用于基于差分/不对称的(差分或不对称的)感应感测的齿轮感测的装置和方法。根据示例方面，一种适于感测传导(conductive)齿轮的运动的感应感测系统包括：具有齿轮齿的传导齿轮，以及邻近该齿轮设置的第一感应传感器和第二感应传感器，使得齿轮运动引起齿轮齿移动经过这些感应传感器。每个传感器被配置为限定在大小方面对应于齿轮齿的感测区域，使得经过传感器的齿轮齿运动引起轴向感测的传感器响应脉冲。传感器被布置成使得齿轮齿移动通过第一传感器的感测区域相对于移动通过第二传感器的感测区域具有时间差，使得传感器提供具有对应于齿轮齿相对于传感器的运动方向的相位差的相应差分传感器响应脉冲。在描述的示例中：(a)齿轮齿正交于运动方向，并且传感器相对于运动方向被偏置；以及(b)齿轮齿与运动方向成角度，并且传感器是同轴的/成一直线(in-line)并且正交于运动方向。根据其他示例，一种适于感测传导齿轮的运动的感应感测系统包括具有不对称齿轮齿的导电齿轮，以及邻近该齿轮设置的传感器，并且所述传感器被配置为限定在大小方面对应于不对称齿轮齿的感测区域。由于在感测区域内的导电齿轮齿的区域的改变，经过传感器的齿轮齿运动引起不对称的传感器响应，使得传感器提供对应于不对称齿轮齿相对于传感器的运动方向的不对称传感器响应。根据其他方面，一种适于感测导电齿轮的运动的感应感测系统包括具有齿轮齿的导电齿轮，以及被配置有不对称轮廓的不对称传感器，在所述不对称传感器中，灵敏度从较低灵敏度端处的较低灵敏度改变到较高灵敏度端处的较高灵敏度。不对称传感器被设置成邻近齿轮且具有相对于齿轮齿的倾斜取向，使得齿轮齿移动经过较低灵敏度端相对于移动经过较高灵敏度端具有时间差，并且因此，不对称传感器提供对应于齿轮齿相对于不对称传感器的运动方向的不对称传感器响应。附图说明图1A、图1B和图1C示出针对正齿轮目标(图1A和图1B)的感应齿轮感测(包括齿轮方向)的示例功能的实施例，其中差分传感器相对于齿轮轴偏置，使得差分传感器响应指示齿轮方向(图3C)。图2A、图2B和图2C示出针对螺旋齿轮目标(图2A和图2B)的感应齿轮感测(包括齿轮方向)的示例功能的实施例，其中同轴的差分传感器与齿轮轴对准，使得差分传感器响应指示齿轮方向(图2C)。图3A、图3B和图3C示出针对具有不对称成形的齿轮齿的齿轮的感应齿轮感测(包括齿轮方向)的示例功能的实施例，其具有提供不对称响应的单个传感器，使得齿轮方向可以从上升时间和下降时间之间的差异来导出，其中包括：具有侧面安装的传感器的相对扁平的齿轮(图3A)以及具有顶部安装的传感器的相对较厚的齿轮(图3B)，使得不对称传感器响应指示齿轮方向(图3C)。图3D和图3E是具有侧面安装的传感器的图3A的齿轮/传感器的分解图，其示出齿轮齿相对于传感器(感测区域)的旋转和横向感应感测。图4A、图4B和图4C示出感应齿轮感测(包括齿轮方向)的示例功能的实施例，其中使用具有相对于齿轮轴的倾斜取向的单个不对称地成形的/形成轮廓的电感器，提供基于从传感器的一端到另一端的不对称灵敏度的不对称响应，使得齿轮方向可以从上升时间与下降时间之间的差异来导出。具体实施方式在本说明书中，示例实施例和应用实现基于差分/不对称的(差分或不对称的)感应感测的齿轮感测的各种特征和优点。另外，在本说明书中，不对称的传感器响应由不同的上升时间和下降时间表征。简而言之，感应感测系统适于基于差分或不对称的传感器响应波形来感测齿轮(齿轮齿)运动(例如转速、方向和位置的某些组合)。具有针对不同齿轮配置的差分/不对称的传感器响应的感应感测的示例实施例包括：基于轴向(接近型)感测(图1和图2)产生来自双差分传感器的差分脉动/相控传感器响应，并且利用不对称的齿轮齿或不对称的传感器或两者的组合(图3A到图3E以及图4A到图4C)基于横向感测和轴向感测产生来自单个传感器的不对称响应。示例实施例包括旋转齿轮配置，其中齿轮齿旋转地移动经过(多个)传感器。示例实施例也适用于带齿轮(strip gear)，其中齿轮齿横向移动经过(多个)传感器。图1A、图1B和图1C示出针对由传导材料(诸如含铁金属)构造的正齿轮10的感应齿轮感测的示例功能实施例。正齿轮(spur gear)10是具有平行于齿轮旋转轴的齿轮齿的齿轮的示例(所以齿轮齿被设置成与相对于传感器的运动方向正交)。差分传感器101和102邻近齿轮设置且相对于齿轮轴旋转偏置(offset)。结果，相应的差分传感器响应111(传感器101)和112(传感器102)基于齿轮旋转方向而超前滞后(lead-lag)。即，差分传感器101和102相对于齿轮齿偏置，使得齿轮齿(根据齿轮方向)首先在一个传感器下方传动，并且然后在第二个偏置传感器下方传动。感应感测基于传导齿轮材料相对于传感器的轴向接近度。传感器限定在大小方面与齿轮齿的尺寸相称的感测区域，使得齿轮齿经过传感器的运动引起轴向感测的脉动传感器响应。差分传感器响应111和112可以被转化为表示齿轮运动(诸如旋转方向、转速和角位置)的传感器响应数据。每次齿轮齿传动时，传感器响应脉冲首先由一个传感器记录，并且接着由偏置传感器记录(例如，针对方向1，101并且然后102)。旋转方向可以通过测量来自两个传感器的脉冲响应中的相位差(也就是相位差的符号)来确定，并且齿轮转速和角位置可以通过测量由偏移传感器中的至少一个记录的脉冲的速率来确定。图2A、图2B和图2C示出针对由传导材料(例如含铁金属)构造的螺旋齿轮20的感应感测的示例功能实施例。螺旋齿轮20是具有非平行于齿轮旋转轴的齿轮齿的齿轮的示例(所以齿轮齿被设置成与相对于传感器的运动方向成角度)。差分传感器201和202与齿轮轴对准(aligned)，使得相应的差分传感器响应211(传感器201)和212(传感器102)基于旋转方向而超前滞后。即，差分传感器201和202相对于齿轮旋转是同轴的(与齿轮轴对准)，使得螺旋齿轮齿(根据齿轮方向)首先在一个传感器下方传动，并且接着在第二偏置传感器下方传动。感应感测基于传导齿轮材料相对于传感器的轴向接近度。传感器限定在大小方面与齿轮齿的尺寸相称的感测区域，使得齿轮齿经过传感器的运动引起轴向感测的脉动传感器响应。差分传感器响应211和212可以被转化为表示齿轮运动(例如旋转方向、转速和角位置)的传感器响应数据。每次螺旋齿轮齿传动时，传感器响应脉冲首先由齿轮齿在第一个传感器下方传动的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于感测传导齿轮的运动的感应感测系统，其包括：具有齿轮齿的传导齿轮；和邻近所述齿轮设置的第一感应传感器和第二感应传感器，使得齿轮运动引起所述齿轮齿移动经过所述感应传感器；其中每个传感器被配置为限定在大小方面对应于所述齿轮齿的感测区域，使得经过所述传感器的齿轮齿运动引起轴向感测的传感器响应脉冲；其中所述传感器被布置成使得齿轮齿移动通过所述第一传感器的感测区域相对于移动通过所述第二传感器的感测区域具有时间差；使得所述传感器提供具有相位差的相应差分传感器响应脉冲，所述相位差对应于所述齿轮齿相对于所述传感器的运动方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 US 61/921,936;2014.12.19 US 14/577,7331.一种适于感测传导齿轮的运动的感应感测系统，其包括：具有齿轮齿的传导齿轮；和邻近所述齿轮设置的第一感应传感器和第二感应传感器，使得齿轮运动引起所述齿轮齿移动经过所述感应传感器；其中每个传感器被配置为限定在大小方面对应于所述齿轮齿的感测区域，使得经过所述传感器的齿轮齿运动引起轴向感测的传感器响应脉冲；其中所述传感器被布置成使得齿轮齿移动通过所述第一传感器的感测区域相对于移动通过所述第二传感器的感测区域具有时间差；使得所述传感器提供具有相位差的相应差分传感器响应脉冲，所述相位差对应于所述齿轮齿相对于所述传感器的运动方向。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述齿轮齿正交于所述运动方向，并且其中所述传感器相对于所述运动方向被偏置。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述齿轮齿与所述运动方向成角度，并且其中所述传感器是同轴的并且正交于所述运动方向。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述齿轮是旋转齿轮，使得齿轮齿运动是受限齿轮旋转。5.根据权利要求1所述的系统，其中每个传感器提供具有频率的传感器响应脉冲，所述频率对应于所述齿轮齿的运动的转速。6.一种适于感测传导齿轮的运动的感应感测系统，其包括：传导齿轮，其具有不对称齿轮齿；和传感器，其被设置成邻近所述齿轮并且被配置为限定在大小方面对应于所述不对称齿轮齿的感测区域，使得经过所述传感器的齿轮齿运动由于在所述感测区域内的所述传导齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·瑞兹玛，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US