用来制造依赖于方向的反射表面的方法 【技术领域】
本发明涉及一种用来在基本为圆柱的主体上制造依赖于方向的反射表面的方法，特别涉及一种用来在基本为圆柱的具有高低反射率区域的格栅元件或码盘上制造依赖于方向的反射表面的方法。这样的码盘存在于用于在车辆应用中的电动转向系统中的扭矩传感器和角辨向器内。
背景技术
在均以Bishop Innovation Pty Limited为名义的国际专利出版物第WO99/09385和WO00/06973号中，描述了适合在车辆的电动转向系统中使用的此类型的扭矩传感器和角辨向器。这些类型的扭矩传感器和角辨向器利用了“格栅元件”或“码盘”，这些“格栅元件”或“码盘”在它们的外表面上具有高低反射率区域，在使用中，通过电磁辐射(EMR)源照射这些区域。借助于激光构图方法来在扭矩传感器的格栅元件或码盘的外表面上制造这样的具有高低反射率区域地一种方法，在也以Bishop Innovation Pty Limited的名义的国际专利出版物第WO99/20427号中披露。
本发明提供了一种方法，其促进了在基本为圆柱的主体的外表面上依赖于方向的反射表面的制造。此方法尤其适合于在格栅元件或码盘外表面上激光构图具有高低反射率的区域以前，在格栅元件或码盘外表面上制造定向反射表面，例如在国际专利出版物第WO99/20427号中所描述的。
【发明内容】
在第一方面中，本发明包括一种用来在基本为圆柱的主体上制造依赖于方向的反射表面的方法，所述方法包括工具和所述主体外表面的接合，从而在所述主体的外表面中形成至少一个具有截面的凹槽，当平行于所述主体的纵轴线测量时，该凹槽是不对称的，并且所述凹槽在不从所述主体上去除材料的情况下形成。
在一个实施例中，此方法最好包括当所述圆柱主体相对于所述工具旋转时，所述工具在平行于所述圆柱主体的纵轴线方向上沿着所述外表面相对移动，从而使所述工具相对于所述主体具有螺旋路线，并且因此使所述的至少一个凹槽形成为螺旋凹槽。
所述主体的所述外表面最好是不锈钢或镍银合金的。
工具与所述主体的所述外表面接合的深度最好在20-200微米范围内。
所述主体相对于所述工具最好以在20-200转/分钟范围内的角速度旋转。
所述工具最好沿所述外表面以在20-200微米/转范围内的进给速率相对移动。
所述主体最好具有在20-80毫米范围内的直径。
在另一个实施例中，此方法最好包括旋转所述主体，同时所述工具相对于所述主体轴向保持固定。
【附图说明】
图1是与根据本发明第一实施例的圆柱主体接合的工具的示意性端视图。
图2是与图1的圆柱主体接合的工具的示意性正视图。
图3a和3b是当在平行于并且穿过主体的纵轴线的截面平面中观察时图2的圈A中圆柱主体的外表面的放大剖视图。
【具体实施方式】
图1和2示意性地描述了本发明的一个实施例。最好由316或316L级的不锈钢制成的基本为圆柱的主体1绕着其纵轴线2以在大约20-200转/分范围内的速度旋转(在箭头3指示的方向)。主体1的旋转可以在诸如车床之类的具有旋转轴的机器中实现。
最好由涂覆有一氮化钛或碳氮化钛的碳化钨来制造的工具4，成切线引入主体1的圆柱外表面8，到达通常范围为20-200微米的深度，并且在方向5上且平行于纵轴线2相对于主体1以在20-200微米/转的范围内的固定进给速率轴向移动。
当工具4被引入主体1的外表面8，工具4的角与主体1接合，使得工具表面22相对于主体1的外表面8成角度6设置，大约为24度。
工具4相对于旋转主体1的轴向运动导致了成不对称形式(当在平行于纵轴线2的截面中测量时)的螺旋形设置的凹槽23，该凹槽具有在外表面8上形成的主面9和副面10。主面9与纵轴线2也呈角度6，在此实施例中大约是24度。
成螺旋形设置的凹槽23具有节距21，该节距等于工具4相对于主体1的轴向进给速率。已发现这是有利的：此轴向进给速率的范围为20-200微米/转，并且因此成螺旋形设置的凹槽23的轴向节距21也为20-200微米的范围，以便在主体1的外表面8上产生最佳依赖于方向的反射特性。
当在如图3a和3b所示的截面中观察时，成螺旋形设置的凹槽23看起来像是不对称锯齿形。
为了确保当工具4与主体1接合时不从主体1中去除材料，以乳化油、特压型合成或矿物油的形式提供了合适的润滑油。在凹槽23形成期间，在工具表面22和主体1的外表面8之间理想地保持了一定的流体动力润滑水平，因此将工具4的工具表面22上的磨损最小化是可能的。润滑油的使用确保了以平滑和连贯的方式形成凹槽23的主面9，而工具表面22上的磨损最小。
当在平行于主体1的纵轴线2的截面中观察时，由于凹槽23是不对称的，这确保了从电磁辐射源12和17在其上反射的电磁辐射是依赖于方向的。参考图3a，从电磁辐射源12发出的电磁辐射，如箭头13所示，相对于线30以角度16射入主面9，并且朝着电磁辐射探测器15反射回去，如箭头14所示。然而，参考图3b，从电磁辐射源17发出的电磁辐射，如箭头18所示，相对于垂直于纵轴线2的线30以同样的角度16射入主面9，并且远离线30(也就是纵轴线2的法线)在相反方向上反射，由箭头19表示，从而不会被电磁辐射探测器15探测到。
在两个实例中，当设置电磁辐射探测器15来探测从同一反射点20垂直于主体的纵轴线2传播的电磁辐射时，探测从主面9反射的电磁辐射的能力取决于电磁辐射源的位置(也就是，辐射源12或辐射源17)和主面9的角度。
凹槽23因此给主体1提供了依赖于方向的反射特性。这样的最好具有在20-80毫米范围内的直径的主体1适合于作为用于扭矩传感器或角辨向器的要依照国际专利出版物第WO99/20427号进行激光构图的格栅元件或是码盘。
应该理解：本发明的一个重要方面是凹槽23的形成不需要去除材料，并且工具4在主体1上的形成作用类似于抛光、加压上光或摩擦作用。在图3a和3b中，在凹槽23形成之前的外表面8显示为点划线11，该点划线大致位于在凹槽23的尖端24和根部25之间平均径向深度的位置。
虽然在上述实施例中，在工具4和主体1之间的角度6保持大致为24度，但是应该理解：在其他没有显示的实施例中，角度6可以是一些其他角度，其取决于具体应用所需要的依赖于方向的反射特性。
在另一个未显示的实施例中，在工具4相对于主体1在所示方向上轴向移动的过程中，角度6可以变化。这在外表面8上产生了沿主体1的长度变化依赖于方向的反射特性。在一个实例中，这包括了预定的不同角度的组别，作为沿主体1的外表面8的轴向位置的函数，或作为另一种选择，凹槽23的角度6作为沿主体1的外表面8的轴向位置的函数连续变化。
虽然上述实施例涉及螺旋状凹槽23的形成，但是应该理解：在另一个未显示的实施例中，当在平行于纵轴线2的截面中观察时，主体1可以具有一个或多个成不对称形状的圆周凹槽，这些圆周凹槽压嵌于其上并且以在20-200微米范围内的相对小的间距轴向隔开。为此，当主体1相对于工具4旋转时，工具4与主体1进入接合，从而形成一个连续的(或闭合的)圆周凹槽。工具4随后从主体1径向收回，相对主体1轴向移动一小段距离，并且重复此过程。如同先前的实施例，一个重要特征是：当工具4与主体接合并形成不对称凹槽时，确保材料不从主体1中去除。已经发现：这种不去除材料可以使凹槽23的主面的平滑度(和由此而得到的反射率)最大化，从而进一步有益于主体1的外表面8的光学性能。
在上述实施例中，圆柱主体1的外表面最好由例如316或316L级的不锈钢制成。相对于标准的316级的碳含量，316L级具有一较低碳含量，并且因此具有更高的柔韧性。因此，更容易在不去除材料的情况下形成凹槽23。然而，在其他实施例中，可以仍然用不锈钢的其他级，或甚至诸如镍银合金之类的其它可锻材料来制造主体1的外表面8。
在上述实施例中，虽然工具最好由涂覆有一氮化钛或碳氮化钛的碳化钨来制造，但是在其他实施例中，工具可以由高速钢或任何其他适合的耐磨的成形/切割工具级别的材料来制造。
在上述实施例中，虽然主体1在车床上绕着纵轴线2旋转，且工具4沿着其移动，但是应该理解：该操作也可以在铣床上进行，在该铣床上，可以实现在工具4和主体1之间的相似的相对运动。
应该理解，在这里使用的符号“um”代表微米。