Датчик скорости автомобиля и способ его изготовления Российский патент 2023 года по МПК G01P1/02 G01P3/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к группе изобретений, которые могут быть использованы для измерения скорости автомобиля, а именно для выработки сигналов измерительной информации, ее передачу, дальнейшее преобразование и обработку электронным блоком управления и некоторыми другими устройствами, для обеспечения работоспособности автотехники в целом.

Работа датчика скорости основана на применении эффекта Холла. Датчик скорости автомобиля(далее - ДСА) передает на контроллер частотно-импульсный сигнал. Частота импульсов, передающихся на электронный блок управления (ЭБУ), прямо пропорциональна скорости вращения колес автомобиля. ЭБУ, передавая сигналы от датчика скорости в электронный блок управления, измеряет частоту следования импульсов и далее вычисляет скорость автомобиля, в том числе с учетом диаметра его колес. При этом датчики имеют разную длину в зависимости от вида автомобиля и коробки передач в автомобиле.

Из уровня техники известны аналоги импульсного датчика заявляемому устройству фирмы ZFelecnronics, например, серийные номера ZF 0501 210 855, 0501 210 856, 0501 210 991 др, имеющие аналогичные внешние размеры и разъемы подключения.

Недостатками указанного аналога, более точно, корпуса импульсного датчика скорости и других аналогов в отношении их корпусов в целом является то, что все корпуса датчиков изготавливают методом точения из цельной металлической заготовки, при этом получается низкий коэффициент использования материала.

Преимуществом датчика скорости автомобиля заявленного технического решения является то, что корпус является составным, т.е. выполнен из двух элементов: штуцера и трубы соответственно, с их последующим соединением между собой механическим способом, например, развальцовкой или иными известными способами, что обеспечивает более высокий коэффициент использования материала.

Сущностью заявленного технического решения является способ изготовления датчика скорости с составным корпусом, который заключается в изготовлении по отдельности верхнего и нижнего элементов корпуса (штуцера и трубы соответственно) с последующим их соединением и развальцовкой.Датчик скорости автомобиля, полученный заявленным способом, выполнен в виде металлического составного корпуса, магниточувствительного узла, колодки со штырями, печатной платы, кольца уплотнительного, заглушки, шайбы, проводов для соединения печатной платы со штырями колодки датчика, залитого компаундом, отличается тем, что металлический корпус датчика выполнен составным из штуцера и трубы соответственно, соединенных между собой развальцовкой, с обеспечением возможности уменьшить расход материала на изготовление корпуса, сокращения времени изготовления, и уменьшения количества механообрабатывающих операций с обеспечением возможности снижения себестоимости изготовления датчика скорости в целом.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1-4.

На Фиг.1 представлен общий вид ДСА.

На Фиг.2 представлен вид установки ДСА в картер демульпликатора, который расположен рядом с поверхностью вращающегося ферромагнитного зубчатого колеса.

На Фиг.3 представлены конструктивные отличия магниточувствительного элемента датчика скорости автомобиля(предлагаемого технического решения) от прототипа, приведенного на Фиг.4, заключающиеся в расположении микросхемы датчика Холла на поверхности плоского прямоугольного магнита.

На Фиг. 4 представлена особенность конструкции магниточувствительного элемента датчика скорости автомобиля у прототипа, в котором микросхема датчика Холла расположена внутри магнита, имеющего форму пустотелого цилиндра.

Заявленное техническое решение направлено на повышение технологичности изготовления корпусов ДСА, уменьшение затрат на сырье при производстве датчика скорости.

Техническим результатом является:

- высокая технологичность изготовления корпусов ДСА.

- повышение коэффициента использования материала, что в свою очередь обеспечивает значительный рост производительности труда, экономию энергоресурсов, расходных материалов и электроэнергии соответственно,

- значительное сокращение времени изготовления.

Датчик скорости состоит из следующих элементов:

1 – колодка.

2 – штырь.

3- штуцер.

4 – труба.

5 – печатная плата.

6 – заглушка.

7 – шайба.

8 – магниточувствительный элемент.

9- кольцо уплотнительное.

10 – провод.

11 – компаунд.

12 - магнит.

1- микросхема датчика Холла.

Датчик скорости автомобиля(обозначение изделия производителя 4102.3847 и другие варианты исполнения по заданию заказчика) устанавливается на картере демульпликатора в трансмиссиях автотранспортных средств. Датчик скорости автомобиля используется для регистрации вращения зубчатого ферромагнитного колеса, закрепленного на валу (фиг.2, вал и колесо на фиг.не изображены).

Датчик скорости содержит металлический корпус изготовленный из составляющих частей: штуцер (3), труба (4) , заглушка (6). В состав датчика входит: магниточувствительный узел (8), состоящий из микросхемы датчика Холла (13), прикрепленного к поверхности плоского прямоугольного магнита (12), исоединенный с печатной платой (5), которая выполняет функцию согласования сигналов с электроникой автомобиля и связанной с помощью проводов (10) с выводными штырями (2), жестко зафиксированными в колодке (1) с уплотнительном кольцом(9). При этом элементы магниточувствительного узла фиксируются в корпусе совместно с печатной платой (5) и заливаются компаундом (11). Заглушка (6), колодка (1), труба (4) завальцовываются на специально изготовленной оправке. Датчик поставляется в комплекте с шайбой (7).

Магниточувствительный элемент датчика состоит из магнита и микросхемы датчика на основе эффекта Холла. ДСА устанавливается перпендикулярно поверхности регистрируемого зубчатого колеса (на фиг 2. не показано), выполненного из ферромагнитного материала (фиг.2).

Конструкция магниточувствительного элемента датчика предлагаемого технического решения (фиг. 3) имеет существенные отличия от конструкции узла аналога(фиг 4.), а именно в форме магнита и взаимном расположении магнита и микросхемы датчика Холла, что в предлагаемом техническом решении приводит к уменьшению размеров магнита и упрощению сборки магниточувствительного элемента.

Используемое техническое решение позволило достигнуть следующих технических результатов:

1- упростить конструкцию магниточувствительного элемента.

2- упростить форму магниточувствительного элемента.

3- уменьшить размер постоянного магнита.

4- снизить себестоимость датчика в силу вышеприведенных особенностей конструкции и снизить металлоемкость.

При вращении колеса магниточувствительный элемент датчика (8) находится попеременно, то напротив зуба, то напротив впадины колеса ( на Фиг. 2 не показано). Напротив зуба величина магнитной индукция в зоне магниточувствительного элемента датчика будет максимальной, напротив впадины – величина магнитной индукция будет минимальной. Выходной сигнал датчика имеет низкий уровень при высоком уровне магнитной индукции и высокий уровень, соответственно, при низком уровне магнитной индукции.

Основываясь на вышеизложенном, возможно сделать логичный вывод о том, что заявленное техническое решение обеспечивает реализацию всех технических результатов , а именно:

1- Обеспечивает возможность упрощения конструкции узла ДСА в целом,

2- Обеспечивает возможность упрощения формы корпуса ДСА,

3- Обеспечивает возможность уменьшения размера постоянного магнита за счет размещения микросхемы датчика Холла на поверхности плоского прямоугольного магнита вместо размещения внутри магнита, имеющего форму пустотелого цилиндра.

4- Обеспечивается возможность снижения себестоимости датчика в силу вышеприведенных особенностей конструкции.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «мировая новизна»,т.к. заявленная совокупность признаков не выявлена из исследованного уровня техники.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень»,т.к. не является очевидным для специалиста в исследованной области техники в силу того, что корпус выполнен составным, что обеспечивает ворзможность реализации поставленных задач и реализации заявленных технических результатов.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость, т.к. изготовлено и прошло испытание в условиях эксплуатации на предприятии Заказчика, а именно на ОАО»КАМАЗ».

Заявленное техническое решение обеспечивает импортозамещение в следствие того, что до представления заявочных материалов ДСА поставлялся Заказчику как покупное изделие(комплектующее из Германии, а именно из фирмы ZF, Цандрат фабрик).

При этом, далее заявитель приводит расчёты экономии металла (для сведения).

Экономия металла при изготовлении датчика скорости исполнения серии 4102.3847-19 при изготовлении штуцера при изготовлении датчика скорости из двух частей: вес 1 метра шестигранника № 27 = 4,96 кг, вес заготовки на штуцер из цельного шестигранника № 27 при длине заготовки 127мм = 630 грамм. Вес заготовки шестигранника № 27 на штуцер при изготовлении датчика скорости из двух частей при длине заготовки 54 мм = 268 грамм. Вес заготовки трубы, при изготовлении датчика скорости из двух частей

при длине заготовки 91,3мм = 86 грамм.

Вес заготовок деталей (штуцер + труба) при изготовлении датчика скорости из двух частей = 268 грамма +86 грамма =354 грамма.

Экономия по использованию металла по весу, при при изготовлении датчика скорости из двух частей = 43%.

Производительность труда, при изготовлении датчика скорости из двух частей, по сравнению с вариантом изготовления штуцера из цельного шестигранника № 27 - возрастает более чем в 2 раза , что дает значительную экономию энергии ,затрат на режущий инструмент, уменьшает износ станочного оборудования в расчете на единицу изделия.

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат заключается в обеспечении датчика скорости автомобиля, корпус которого выполнен составным из штуцера и трубы. Датчик скорости автомобиля выполнен в виде металлического составного корпуса, внутренняя полость которого залита компаундом, содержащего магниточувствительный узел, колодку со штырями, печатную плату, кольцо уплотнительное, заглушку, шайбу, провода для соединения печатной платы со штырями колодки датчика, металлический корпус датчика выполнен составным из штуцера и трубы соответственно, которые соединены между собой развальцовкой, магниточувствительный узел состоит из микросхемы датчика Холла, расположенной на поверхности плоского прямоугольного магнита. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления датчика скорости автомобиля с составным корпусом, отличающийся тем, что изготавливают по отдельности штуцер и трубу, их соединяют и развальцовывают, внутри корпуса прикрепляют магниточувствительный узел, соединенный с печатной платой и содержащий микросхему датчика Холла, расположенную на поверхности плоского прямоугольного магнита, колодку со штырями и уплотнительным кольцом фиксируют в корпусе совместно с печатной платой, печатную плату соединяют со штырями в колодке проводами, к трубе присоединяют и завальцовывают заглушку, далее внутреннюю полость корпуса заливают компаундом, монтируют шайбу.

2. Датчик скорости автомобиля, полученный заявленным способом по п.1, выполненный в виде металлического составного корпуса, внутренняя полость которого залита компаундом, содержащего магниточувствительный узел, колодку со штырями, печатную плату, кольцо уплотнительное, заглушку, шайбу, провода для соединения печатной платы со штырями колодки датчика, отличающийся тем, что металлический корпус датчика выполнен составным из штуцера и трубы соответственно, которые соединены между собой развальцовкой с обеспечением возможности уменьшить расход материала на изготовление корпуса, сокращения времени изготовления, и уменьшения количества механообрабатывающих операций, магниточувствительный узел состоит из микросхемы датчика Холла, расположенной на поверхности плоского прямоугольного магнита.