CN102473019B - 踏板单元、用于检测踏板运动的无接触的传感机构、输出装置、传感器元件以及用于制造踏板单元的方法 - Google Patents

Abstract

提出一种具有用于检测踏板（24、25）运动的无接触的传感机构的踏板单元以及输出装置和传感器元件以及一种用于制造踏板单元的方法，其中踏板围绕空心轴（23）可运动地得到支承。此外，将具有输出件（15）和传感器元件（17）的用于检测踏板运动的无接触的传感机构布置在空心轴的范围内。如此布置所述传感器元件和输出件，从而在传感器元件和输出件之间形成气隙，其中该气隙沿着空心轴的方向定向。

Description

踏板单元、用于检测踏板运动的无接触的传感机构、输出装置、传感器元件以及用于制造踏板单元的方法

技术领域

本发明涉及一种按独立权利要求前序部分所述的踏板单元或者说用于检测踏板运动的无接触的传感机构或者说输出装置或者说传感器元件或者说用于制造踏板单元的方法。

由DE102005033179A1公开了，可以将传感器模块布置在踏板模块的空心轴中，其中磁体围绕传感器模块布置在踏板单元的凹处中。该磁体随着踏板旋转并且由此围绕传感器旋转。

发明内容

按本发明的踏板单元或者说按本发明的用于检测踏板运动的无接触的传感机构或者说按本发明的输出装置或者说按本发明的传感器元件或者说按本发明的用于制造踏板单元的方法相对地具有以下优点，即由踏板单元的装配引起的在传感器元件和输出件之间形成的气隙现在沿着空心轴的方向延伸或者说定向。由此，与空心轴同轴地构造该气隙。这实现了按本发明的踏板单元或者说无接触的传感机构的简单的制造，并且实现了该气隙的有效封闭，防止外来体例如金属屑的进入。由此能够避免对机械以及传感器信号的影响，这相应地取决于物理的传感器原理。这种装配地的另一优点在于，传感器的有意识的操作明显变得困难或者可以排除例如由滑落的足部引起传感器在足部空间中无意的损坏。此外实现了以按本发明的方式装入空心轴中，从而在该刚性的空心轴中，踏板单元的公差影响是最小的，从而能够不用传感器中额外的机械引导、不会对传感器信号产生负面影响地实现在该位置上的传感器集成。按本发明可以以很小的可容忍的公差无接触地在输出件前面装配传感器元件。由此可以使用建立的可支配的并且价格低廉的所谓的轴端角度传感器。这种集成允许使用几何相同的输出轴和传感器，不仅用于左侧操纵踏板而且用于右侧操纵踏板。不同汽车的不同的踏板类型或者平台之间的变型可以通过仅仅对输出轴的调整来实现，而不会在几何上改变无接触的传感机构。

踏板单元目前是安装在汽车中用以装配踏板的单元。因此，该踏板单元包括称作支架的刚性的部分以及可运动的踏板。按本发明也将无接触的传感机构设置在该踏板单元中。该踏板例如可以是制动踏板或加速或离合器踏板。所述踏板单元与踏板在制动踏板的情况下大多数由钢制成并且在离合器或加速踏板的情况下大多数由合成材料制成。所述踏板围绕支架的空心轴可运动地得到支承，从而围绕该空心轴旋转。例如通常由作为输出件的输出磁体与用于检测磁场的传感器元件组成的无接触的传感机构用于检测踏板围绕所述空心轴的运动，其中所述输出件也可以包括多个单个磁体。目前，随着所述运动踏板共同地进行旋转运动和/或线性运动。

输出件如已经提到的通常理解为输出磁体。然而也可以考虑其它的传感器原理，例如光学的传感机构、超声波传感机构或利用电磁波，在光学的传感机构中可以在可见的和/或不可见的光线下进行工作。此外也可以基于涡流使用传感器。

所述传感器元件在使用输出磁体时通常是霍尔传感器或者所谓的AMR传感器，该AMR传感器包含磁阻各向异性的传感器元件。磁阻各向异性的传感器元件是由铁磁性材料制成的薄层传感器，该材料例如是皮马洛（Permaloi），其相对于电流的电阻取决于薄层平面内电流的流向与磁场方向之间的角度。目前也可以使用所谓的GMR（巨磁阻）传感器。所述传感器元件不仅包括用于检测磁场的传感机构，而且也包括相应的分析芯片，该分析芯片可以与传感器元件进行集成。该分析芯片能够输出传感器信号用于其它分析，其中该分析芯片已经可以进行预分析。如果使用其它传感器原理，那么相应地设计所述传感器元件：在光学的传感机构中使用合适的光接收器作为传感器元件，在超声波传感机构中使用超声波转换器并且在使用电磁波时使用合适的无线电接收器。

输出件和传感器元件之间的气隙典型地在1和4mm之间。目前该气隙是必需的，因为输出件连同轴与踏板相对于传感器元件旋转。这种旋转在磁场传感机构的情况下引起磁场变化并且可以通过传感器元件进行检测，从而能够测量该旋转，从而作为驾驶员愿望进行继续处理。

无接触的传感机构优选是磁场传感机构，其具有传感器元件和带有轴的输出磁体。目前，无接触就是在输出件与传感器元件之间没有直接的传力配合或者形状配合或者材料连接，而是通过气隙分开输出件与传感器元件。

所述输出件布置在其上的轴优选由非磁性的金属制成。所述轴在空心轴中进行引导和支承。所述引导例如通过相应的金属套实现，其中代替金属也可以使用其它材料。作为替代方案，所述引导可以通过空心轴和轴的相应的设计来实现。此外可以考虑在空心轴的外直径上进行引导。

所述传感器元件具有用于固定在踏板单元的空心轴的端部上的机构，使得传感器元件仅仅通过气隙与空心轴中的输出件隔开。由此，通常将传感器元件拧在空心轴的输出件在的端部上、拧到踏板单元上、例如拧在轴承支架或者空心轴本身上。如所说明的，所述机构通常是螺栓连接；然而也可以是其它传力或形状配合或材料连接。

通过在从属权利要求中说明的措施以及改进方案实现了按本发明的踏板单元、无接触的传感机构、输出装置以及传感器元件和用于制造踏板单元的方法的其它有利的构造。

有利的是，所述输出件布置在轴上，该轴插在空心轴中，其中该轴与踏板耦合，从而通过踏板使输出件运动。为此尤其可以使用驱动元件，该元件例如压入轴中并且拧在踏板上。为此例如可以使用所谓的驱动器板。该驱动器板位于轴的布置有输出件的一侧或者对置的一侧。在此，可以将输出件粘贴、压在轴上，或者通过材料连接或者传力连接或者形状配合连接进行固定。由此，输出件布置在轴对置于传感器元件仅仅通过气隙分开的端侧上。所述输出件可以布置在轴的凹槽中并且例如仅仅部分地伸出超过所述轴。

有利的是，可以通过以下措施封闭所述气隙防止外来体进入：通过相应地构造传感器元件的壳体或者踏板块或者说适配器或传感器元件连同壳体与踏板单元（轴承支架）之间的或中间板。

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进行详细解释。

附图示出：

图1是按本发明的踏板单元的纵剖图，

图2是按本发明的踏板单元的视图，

图3是输出装置的视图，

图4是传感器元件的俯视图，以及

图5是按本发明的方法的流程图。

图1示出了按本发明的踏板单元连同按本发明相关的重要组件的剖视图。现在，由支架10在此仅仅示出所需的对于理解本发明来说必须的部分。在该支架10中存在空心轴，支架套11例如位于该空心轴中。该支架套11例如由钢制成。然而也可以考虑其它合适的材料。可以在空心轴的伸出的端部上也在外直径上实现轴的支承。所述支架10也可以由常规的磁性材料制成，或者说由磁性和非磁性的材料组成的混合材料制成。按本发明的轴12导入并且支承在支架套11中，该轴构造成可旋转的驱动器。所述轴12在其端侧上具有输出磁体15作为输出件，该输出磁体现在压入轴12中，更确切地说压入凹槽中。然而现在也可以考虑其它连接技术用于将输出磁体15固定在轴12的端侧上。所述磁体例如由合成材料连接的铁素体或者烧结的NeFeB或SmCo制成。

通过保护盘13保护所述轴12防止从空心轴中脱出。也可以设想将轴从驱动器作用的一侧插入空心轴中，直到碰到轴的凸缘，使得所述凸缘和驱动器相互作用地固定所述轴防止移动和脱落。为此，该轴12具有相应的导向件。驱动器板14也压入轴12的相应的开口101中。代替压入，也可以考虑其它连接技术。相应地设计所述开口101的尺寸并且该开口位于轴12的端侧的对置侧面上。所述驱动器板14作为驱动器元件例如通过螺栓或焊接连接固定地与踏板连接，并且由于公差补偿以及轴在止挡上的轴向定位而构造成弹性的。传感器元件17相对于空心轴端部上的输出磁体15通过气隙102进行安置并且例如通过螺栓连接固定在支架10上。目前仅仅示出了传感器元件17的壳体的一部分并且仅仅示意性地示出了由螺栓100形成的下面的螺栓连接。所述壳体19通常由合成材料以压注方法进行制造。所述传感器元件17具有IC或者其它电单元16，该电单元具有真正的用于检测磁场的传感器以及分析芯片。该电单元16经由连接电线与喷注的插头18或者替代地与经由输出电缆连接的插头进行连接，在所述连接电线上可以插上电缆。

图2示出了按本发明的踏板单元的另一视图。由踩踏面25和支臂24组成的踏板可围绕支架21中空心轴23旋转地得到支承和固定。按本发明的具有轴的输出装置位于空心轴23中，其中目前只示出了驱动器元件22，该驱动器元件拧到或者焊接到踏板支臂24上。此外可以看到相对于输出磁体进行固定的传感器元件20。

图3示出了按本发明的输出装置，其具有位于轴30上的磁体31以及这里没有完整示出的驱动器板32，然而在图2中示出了该驱动器板的与踏板支臂进行固定的部分。

图4示出了按本发明的传感器元件，其具有壳体40、插头41、两个支臂42和43，所述支臂具有孔45和44或者说套，从而将传感器元件拧到运行架或者轴承支架上。

图5以流程图示出了按本发明的用于制造按本发明的踏板单元的方法。在方法步骤500中实现围绕运行架的空心轴的可运动的支承。在方法步骤501中将具有输出磁体的轴插入空心轴中。例如在方法步骤502中所插入的轴被引导并且支承并且通过保护盘进行固定。在方法步骤503中例如通过螺栓连接将驱动器元件、通常将驱动器板固定在踏板上。在方法步骤504中，将传感器元件固定在空心轴的对置于轴的输出磁体所处的端侧的端部上。例如通过螺栓、夹子或者其它合适的连接技术实现所述固定。

Claims (6)

1.具有踏板（24、25）的踏板单元，所述踏板能够围绕着所述踏板单元的支架（10，21）的空心轴（23）旋转地运动地得到支承和固定，其中用于检测踏板（24、25）的运动的无接触的传感机构布置在空心轴（23）的范围内并且具有输出件（15）和传感器元件（17），其中，在所述输出件（15）与传感器元件（17）之间的气隙（102）沿着空心轴（23）的方向进行定向，其特征在于，所述输出件（15）布置在轴（12）的端侧上，该轴插到空心轴（23）中，其中该轴（12）与踏板（24、25）耦合，使得输出件（15）通过踏板（24、25）进行运动，其中，驱动器元件（14）设置在轴（12）上的所述输出件（15）的同一侧或者对置侧上，用于与踏板（24、25）形成耦合。

2.按权利要求1所述的踏板单元，其特征在于，所述传感器元件（17）在踏板单元的不可运动的部分（10）上安置在空心轴（23）的对置于输出件（15）的端部上。

3.按权利要求1或2所述的踏板单元，其特征在于，封闭所述气隙（102）防止外物进入。

4.按权利要求1所述的踏板单元，其特征在于，所述轴（12）受到保护盘（13）的保护以防止从该空心轴中脱出。

5.按权利要求1所述的踏板单元，其特征在于，驱动器元件（14）压入到轴（12）的开口中。

6.用于制造踏板单元的方法，其中踏板（24、25）能够围绕着所述踏板单元的支架（10，21）的空心轴（23）旋转地运动地得到支承和固定，其中具有输出件（15）和传感器元件（17）的用于检测踏板（24、25）运动的无接触的传感机构布置在空心轴（23）的范围内，其中，布置所述传感器元件（17）和输出件（15），从而在传感器元件（17）和输出件（15）之间形成气隙（102），该气隙沿着空心轴（23）的方向定向，其特征在于，所述输出件（15）布置在轴（12）的端侧上，并且具有输出磁体的该轴插到空心轴中，其中该轴（12）与踏板（24、25）耦合，使得输出件（15）通过踏板（24、25）进行运动，其中驱动器元件（14）设置在轴（12）上的所述输出件（15）的同一侧或者对置侧上，用于与踏板（24、25）形成耦合。