CN101221091A - 踏板移动检测系统 - Google Patents

Abstract

一种踏板移动检测组件，适合于测量施加到踏板上的力，并生成制动踏板的踏板行程，其包括第一和第二传感器以及电控元件，其中，第二传感器设置为无线检测踏板和保持结构之间的相对距离，所述保持结构与踏板分隔一定距离并对踏板无支承，电控元件设置为相对于生成的距离产生输出。

Description

踏板移动检测系统

技术领域

本发明涉及一种制动踏板移动传感器，尤其是，涉及一种踏板移动检测装置，其包括适于测量汽车制动踏板和保持结构之间的相对距离的传感器，其中传感器与保持结构间隔一定距离并设置为无线检测保持结构。

背景技术

已经开发了车用制动系统，当汽车移动时，以执行必不可少的汽车减速或停止任务。相对于汽车而言，这些系统包括制动踏板，多个液力连接的踏板垫并对应于踏板。定位并定向所述垫以与车轮结合，以便于提高由摩擦导致的减速速率。典型的，所述垫与踏板液压结合，以便于通过对无法压缩的液体实施加压操作以将施加到踏板上并推动踏板的力按比例传送到每个垫上。然而，当被推动时，液体的无法压缩性引发了对垫抵抗力的增加，从而需要提供稳定的加大的施加力。

在传统工业中，已经发展了检测系统并制造了校验踏板力和踏板移动的组件。这些校验系统在形式上需要雇用校验人员，通常为工人，其手动推动每个单元或汽车的制动踏板，观察施加力引发的踏板移动距离。检测者依靠他自身的观察和经验来断定符合性。传统的检测系统已经与测压元件一体化，以数量级的判定施加的力，不同的距离传感器，例如：线性位移传感器，加速计型，倾角计型传感器，用来客观地检测制动踏板的移动距离。然而这些传统的系统中，当前关心的是关于他们的踏板移动的测定，因为他们连接并依赖踏板系统支撑结构进行操作，特别地，他们易受到错误距离的影响并服从结构内的偏差导致的测定。

因此，需要利用确定的踏板移动的客观条件对检测制动系统的系统和方法的制造工艺进行改进，这样就不会受到由于内部偏差导致的错误符合结论的影响。

发明内容

相应于传统检测系统中当前存在的这些和其它关注的问题，本发明提供一种改进的踏板移动检测组件，其包括无线传感器，能够检测车辆的制动踏板和保持结构之间的相对距离。其它方面，有用的是，本发明提供了一种校验制动踏板移动和用力踩的可接收等级的客观均数。其保证了只有出现未接收等级才会导致车辆被送去修理。而且有益的，本发明还提供了精确和可重复地测量车辆与车辆之间所需的实质上无传感器配置的距离。

本发明的第一方面通常涉及一种适合于与具有制动踏板和固定结构的车辆配合使用的设备，用于确定踏板和结构之间的相对距离。所述设备包括固定地连接至踏板的接合托架，传感器固定地连接至支架，并通讯连接到电控元件上。当支架连接于踏板，传感器与结构间隔一定距离，并设置为无线检测传感器和结构之间的相对距离。根据生成的相对距离，设置所述单元用于输出。

本发明的第二方面还包括第二传感器可操作地同时测量施加到制动踏板上的力。设置所述单元以确定力/相关距离组合，并根据力和相关距离组合促成生成的输出。

本发明的另一个方面涉及一种检测车辆制动系统的方法，其中，车辆包括可移动的制动踏板，以及与踏板间隔一定距离的保持固定结构。所述方法包括相对于踏板在安装位置处固定第一和第二传感器并将第二传感器与所述结构间隔一定距离。向第一传感器施加多个不同的力，其中，每个力促使踏板移动一相应的不同距离，以便于确定多个相关距离以及力/距离组合。利用第一传感器测量多个力，利用第二传感器测量多个相关的距离。接下来，根据多个力和距离确定趋势或曲线图，并与参考值相比，以便确定符合状态。

因此，显而易见且容易理解的，本发明提供多种改进方式，并具有超出现有技术的优点，其包括提供一种设备和组件以便于调整和使用。还容易理解的，本发明的设备与相类似的商业可用单元相比，在制造和/使用上都价格低廉。最后，在车辆的保持固定结构上间隔一定距离设置的传感器以及基于确定的相对距离来减弱支架，仪表板(IP)，以及传统检测系统共用的充分偏转的影响。

本发明的上述方面，特征，和/或种类将在具体实施方式部分进行更详细地讨论。

附图说明

下文中将参考附图对本发明的优选实施例进行详细地描述，其中：

图1为车辆的制动和加速器踏板的正视图；

图2为根据本发明所述的组件，其中，测压元件，以及超声波传感器可移动地连接到制动踏板上，超声波传感器与加速器踏板间隔一定距离，且操作员的脚(虚线所示)准备推动制动踏板；

图3为根据本发明的优选实施例所示的组件，制动踏板、加速器踏板，尤其显示了第一和第二传感器通讯连接于显示器，并在显示器上显示生成的输出；

图3a为图3中沿着线A-A剖开的制动踏板和支架，尤其显示了它们之间的相对尺寸；

图3b为根据本发明的优选实施例所示的调节支架的段，尤其显示了可调节的壁滑动连接于导轨，且利用销将所述壁相对于踏板固定；

图4为操作期间的超声波传感器和加速器踏板的底视图，尤其显示了脉冲波传送到加速器踏板，以及从加速器踏板接收反射波(虚线型)；

图5为超声波传感器的优选实施例的正视图，其中，两个锂电池起内部能源作用；以及

图6为超声波传感器的第二优选实施例的正视图，所述超声波传感器具有辅助动力适配器，连接至车辆(未显示)辅助动力插座上，以便于利用车辆的电池(未显示)释放动力。

具体实施方式

本发明涉及一种改进的踏板移动检测组件10，适于与汽车12一起使用，所述汽车具有可移动的制动踏板14，保持结构16与踏板14间隔一定距离。这里将更详细地阐述，组件10在自动化工厂，制造业，或销售后市场修理工序或工厂中利用人或机器人操作者18进行操作。然而，那些普通技术工人欣赏的是可利用组件10进行其他的执行操作，其中可检测力和无线检测目标与固定物件之间的由于力产生的相对距离，所述检测力和检测相对距离可同步发生。

共同设置结构16和制动踏板14，在通过操作者18接合期间，结构16就不会对踏板14提供支承，同样地就不会经受来自踏板14的传送力。因此在检测期间，结构16保持绝对地固定，并且将此后描述的称为保持固定结构16。然而，应当理解，在独立操作时，结构16本身可移动或枢转。例如：在本发明的实施例中，结构16可对车辆12的踏板进行加速，因为通常情况下它邻近于制动踏板14(参见图1-3)。

一般而言，配置组件10用来测量施加到制动踏板14上的力，并确定产生的踏板位移。优选组件10包括多个传感器共同接合到踏板14上，测量所述力，且无线检测踏板14和结构16之间的相对距离。优选进一步设置组件10进行输出，例如：标记(例如，数字表示力和距离)，或生成警告来警示不按规则测量的操作者(参见图3)。

更特别的，组件10包括第一传感器20用于测量施加到制动踏板14上的力，以及第二传感器22用于无线检测制动踏板14和固定结构16之间的相对距离。第一和第二传感器20，22利用可动支架24固定到制动踏板上，这样组件10很容易地进行安装，因此便于在组件流水作业过程中和大的多种车辆配合使用。电控元件(ECU)26通讯连接至第一和第二传感器20，22，将其信号转换为力和距离值，并且优选引发标记输出生成到显示器28上。例如，如图3所示，力传感器20和踏板14不接合时，力测量值显示为″0″，且还显示出相应无力时的相对距离(例如，″3.27″)。

ECU26进一步设置为将力/距离的组合与预定的可接收的输入的力/距离组合参考相比较，当施加的力引发所生成的相对距离大于给出的力可接收的距离时，进一步发出警告输出或生成警报，ECU26在此作为单个单元进行描述。然而，可以肯定的，在本发明的范围内包括单独部件传感器电路用来执行所描述的各个传感器的运算，并可利用特定的传感器集成部件单元，例如包括多个部件单元的ECU26。

优选支架24与踏板14尺寸相匹配，以便于舒适地滑过制动踏板14的上方，其通常设置有一压缩的材料外层。例如，如图3所示，其中踏板14具有接合面宽度w₁以及厚度t，所述宽度w用于沿着表面正交地测量，所述厚度t用于垂直于表面进行测量，支架24优选设置有槽型开口，其具有宽度w₂以及深度d，所述宽度w₂大于或等于105％的w，所述深度d等于或大于t的105％，以便于在其中舒适地滑动踏板。更优选的，如图3b所示，支架24具有可调节的壁30和槽型开口，以便于能够与多种类型的踏板配置配合使用。如图所示，壁30可以在导轨内滑动，且托架24还可以包括夹持机构32，比如销，螺栓或杆，用于将壁30固定在适当的位置。

第一传感器20优选包括测压元件，即优选利用硬导线连接至ECU26。典型的，测压元件包括力传感器，设置为将力或施加的载荷转换为电压信号。如图2所示，力传感器20优选在表面积上具有足够的接合表面并进行定向，以便于通过操作者18的足部施加力。优选力传感器20和ECU26进一步设置为通过获取多个超出一定周期的力的测量法，对力和位移的变化进行测量。要防止过量的″用力踩″，优选设置第一传感器20和ECU26将施加的力(用于初始踏板移动所需)与预输入力的极限值进行比较。

如先前所描述的，第二传感器22包括无线检测装置用于确定制动和加速器踏板14，16通常的间隔的范围和相对距离。因此，第二传感器22优选包括7至25cm的操作范围(即，大约为3至10英寸)，且更优选为4至35厘米(即，大约为1.6至13.8英寸)。

如图4所示，优选第二传感器22应用超声波技术，且同样地，配置为从传输器(未显示)传送脉冲波到加速器踏板16，且从加速器踏板16接收所述波的反射波到接收器(也未显示)。在所示实施例中，定向并定位超声波传感器22以向着加速器踏板16的边缘传送脉冲波。然而，更优选地，定位并定向超声波传感器22以向着踏板16的接合面而不是向着其边缘传送脉冲波。应当理解，且本领域已知的，单个传感器用于传递波，并接收反射波。最后，超声波传感器22和ECU26联合设置以确定传送和接收的总经历时间，并将这些时间转换为以声速为基础的相对距离。

在本发明范围内，第二传感器22可以利用其它的无线技术例如：红外线，激光，或其他适当的技术，所述技术能够进行精密地检测，同时能够整体地脱离结构16。

如图5所示，第二传感器22优选利用内部动力源34供给动力(例如两个锂AA电池)。或者，传感器22适于与外部动力源一起使用。例如，传感器22包括辅助动力适配器36，其连接传感器22至车辆12的电池上，如图6所示。在另外一个可选的实施例中，ECU26可以容纳内部动力源或适宜连接至外部动力源，以便于为两个传感器20、22和显示器28提供动力。

在操作中，超声波传感器22提供频率和光栅，其可引发足够的分辨率以检测相对踏板运动的变化，所述变化优选等于或小于0.025cm(即：0.01英寸)。由于传感器22将要检测光栅内部最接近的目标，所述光栅反射超声波，可以理解传感器22的总的光栅应当尽可能的窄，同时保持足够的操作范围。同样地，进一步可以理解，相对较高频率(例如，300kHz千赫兹)的超声波传感器可设置优选的分辨率和光栅供本发明之用。

可以理解的，各种外来因素影响了超声波传感器22的性能，并应当考虑这些因素。例如：在这些因素中影响空气中的声速的是湿度。在这一点上，组件10优选包括湿度传感器(未显示)，并配置ECU26以根据当前湿度改变它的运算。更优选的，在可控空间环境中执行检测，其中湿度保持在预定的算法等级。另一个因素是温度。而且在此，组件10优选包括温度计(也未显示)，并配置ECU26以根据当前温度改变它的运算。更优选的，在内部可控空间中执行检测，其中温度保持在预定的算法范围内。

依照本发明所示的检测方法，进一步显示了本发明组件10的功能，其中，第一优选方法包括在相对于制动踏板14的安装位置处固定第一和第二传感器20、22，并将第二传感器与结构16间隔一定距离。接下来，向第一传感器20和踏板14施加正交力，这样所述力引导踏板14进行移动。利用第二传感器22检测距离结构16的相对距离，并利用ECU26确定力/距离值。最后，相关值与参考矩阵相比，以便确定制动系统的符合状态。

根据本发明，检测车辆制动系统的第二优选方法，在施加正交力之前，还包括检测踏板14和结构16之间的初始无力时的相对距离。利用ECU26通过三角测量初始和施加的力来确定制动踏板的实际距离值，利用第二传感器22检测相对距离，并将相关的力和位移值与位移参考矩阵进行比较。

检测制动系统的第三优选方法，根据本发明修改第一种方法，还包括施加多个不同正交力至第一传感器20和踏板14，这样每个力都引发踏板14从结构16移动到相关的不同距离处。利用第二传感器22检测多个相关距离，利用ECU26确定多个力/距离值的组合。最后，生成的组合来限定变化趋势(例如，曲线图)，并与参考值相比。可以理解的是，确定的连续的采样力之间的趋势能够从一个采样力到下一个(例如：在制动踏板的第一和第二泵之间)对制动系统的性能的变化进行评估，以及相对的对特定采样力/距离组合的快照评估。

如上所述的本发明的优选实施例仅仅是用于说明，不应当局限于对总发明构思的解释。作为在此要阐述的，对操作的优选实施例以及方法的明显的变更，本领域的技术人员很容易理解，是不脱离本发明的精神范围的。因此，发明人所声明的意图是依赖于等同确定的原则，并评定本发明的适当的公正的范围服从于任何系统或方法，虽然在字面上不同于本发明的文字范围，但其本质上不脱离所附属的权利要求书的范围。

Claims (20)

1.一种适合于与具有制动踏板和固定结构的车辆配合使用的设备，所述设备用于确定踏板和结构之间的相对距离，所述设备包括：

固定地连接于制动踏板上的接合支架；以及

固定地连接至支架的传感器，所述传感器通讯连接到电控元件上，

所述传感器与结构间隔一定距离，当支架与制动踏板相连接时，设置为对传感器和结构之间的相对距离进行无线检测，

配置所述电控元件，根据生成的相对距离进行输出。

2.如权利要求1所述的设备，所述电控元件进一步设置为可存储多个超出一定周期时检测到的距离，根据距离确定制动踏板的位移，并根据生成的位移进行输出。

3.如权利要求1所述的设备，所述传感器利用基本由超声波，红外线，和激光构成的组中所选择的无线技术。

4.如权利要求3所述的设备，所述传感器包括转换器，并配置成可传递超声波脉冲波，并从结构处接收反射波，所述传感器进一步设置为可测量波的传输和接收反射波之间的经历时间。

5.如权利要求1所述的设备，所述支架可移动地连接至踏板，以便于与多个车辆配合操作，并从多个车辆上脱离。

6.如权利要求5所述的设备，所述踏板具有沿着表面进行正交测量时得出的接合面宽度，w₁，以及垂直于表面进行测量时得出的厚度，t，

所述支架设置有槽型开口，其具有宽度w₂，大于或等于105％的w，以及深度，d，等于至或大于105％的t，以便于在其中舒适地滑动踏板。

7.如权利要求5所述的设备，所述支架可调节，以便于能够接收多个不同的踏板配置。

8.如权利要求1所述的设备，所述传感器和所述电控元件为整体式部件。

9.如权利要求1所述的设备还包括：通讯连接到电控元件上的显示器，所述输出为相对距离的数字视图。

10.如权利要求1所述的设备，所述输出为启动报警的信号。

11.如权利要求1所述的设备，当支架连接至踏板时，所述传感器具有4至35cm的操作范围，所述传感器和所述结构之间的间隔距离在4至35cm的范围内。

12.如权利要求1所述的设备，所述传感器具有等于或大于0.025cm的测量分辨率。

13.如权利要求1所述的设备，所述传感器或电控元件利用内部动力源提供动力，其中，所述源包括两个锂电池。

14.如权利要求1所述的设备，所述车辆包括电池和辅助动力插座，所述传感器或电控元件包括辅助动力适配器，并当相互连接时，可连接至插座，以便于利用电池通过适配器提供动力。

15.一种适合于与具有制动踏板和固定结构的车辆配合使用的组件，所述组件用于同步测量施加到踏板上的力和踏板与结构之间的相对距离，所述设备包括：

固定地连接于踏板上的结合支架；

固定地连接至支架的第一传感器，其对施加于其上的力进行测量，并通讯连接到电控元件上，

固定地连接至支架的第二传感器，并通讯连接到电控元件上，

所述传感器与结构间隔一定距离，当支架与制动踏板相连接时，设置为对传感器和结构之间的相对距离进行无线检测，根据测量的力和检测到的距离，所述电控元件生成第一和第二输出。

16.如权利要求15所述的组件，所述电控元件设置为可存储多个在一定周期内测量的力和检测到的相关距离，根据距离确定制动踏板的位移，并根据生成的位移进行输出。

17.如权利要求15所述的组件，所述第一传感器包括测压元件，其用于检测施加其上的压缩力。

18.一种检测车辆制动系统的方法，其中，所述车辆包括可移动制动踏板，且保持固定结构与踏板间隔一定距离，所述方法包括步骤：

a.相对于踏板在固定位置处固定第一和第二传感器，并使第二传感器与结构间隔一定距离，其中，设置第一传感器测量施加到踏板上的力，设置第二传感器检测踏板和结构之间的相对距离；

b.向第一传感器施加多个不同力，其中，每个力促使踏板移动相关的不同的距离，以便于确定多个相关距离以及力/距离组合；

c.利用第一传感器测量多个力并利用第二传感器检测多个相关距离；

d.根据多个力和距离生成曲线；以及

e.将所述曲线与参考值相比较以便于确定符合状态。

19.如权利要求18所述的方法，在施加力之前，步骤(a)-(d)还包括确定初始无力时的相对距离，以及根据初始的距离和针对施加多个力中的每个力产生的距离的实际踏板位移的步骤，以便于确定多个位移，并根据多个力和位移生成曲线图。

20.如权利要求18所述的方法，其中，所述参考包括优选的力/距离矩阵。

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