CN103640476B - 一种电子离合踏板 - Google Patents

Abstract

一种电子离合踏板包括踏板单元、转轴单元、设有磁钢（27）的角度传感单元（16），所述转轴单元与所述踏板单元相连并可在所述踏板单元的驱动作用下旋转，以将踩踏所述电子离合踏板的机械信号转变为角度信号；所述转轴单元还与角度传感单元（16）相连并可带动所述角度传感单元（16）中的磁钢（27）旋转，角度传感单元（16）将角度信号转变成电子信号。优点在于，其机械运动部件使用轴承设计，使操作离合踏板轻松。角度传感器采用无磨损非接触式设计，保证了所述电子离合踏板的可靠性。

Description

一种电子离合踏板

技术领域

本发明涉及一种电子离合踏板，属于汽车零部件技术领域。

背景技术

随着汽车电子产品在汽车上的发展以及各种新型技术的应用，一种新型的电子气助力离合操纵系统能够帮助驾驶员减少劳动强度，代替了传统的液压离合操纵系统，具有可靠性高，实用性强，环保等要求，正是因为传统的离合分离操纵装置结构复杂、操作繁琐、人体承受的载荷大，使用寿命短，分离不彻底，排放液压中空气难等缺点。

申请号为201320138086.5的中国实用新型专利，给出一种电子踏板，包括踏板臂、转轴、传感器装置以及具有容置腔的底座，所述的踏板臂通过转轴安装在容置腔内，所述的传感器装置安装在底座外壁上并与转轴连接，所述的踏板臂首端有踏板，所述踏板臂尾端设置有阻尼装置，所述的底座上端面设置有第二弹簧固定装置，在阻尼装置与第二弹簧固定装置之间垂直安装有由内弹簧和设置在内弹簧外的外弹簧组成的弹簧组件。本电子离合踏板具有设计合理从而使得力滞效果更好的优点。其采用阻尼装置与弹簧组件结合来实现机械油门踏板的力滞功能，其结构复杂，组装麻烦，同时增加了制造成本。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电子离合踏板，其机械运动部件使用轴承设计，使操作离合踏板轻松。角度传感器采用无磨损非接触式设计，保证了所述电子离合踏板的可靠性。

为实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：

一种电子离合踏板，包括踏板单元、转轴单元、角度传感单元，角度传感单元设有磁钢，所述转轴单元与所述踏板单元相连并可在所述踏板单元的驱动作用下旋转，以将踩踏所述电子离合踏板的机械信号转变为角度信号；所述转轴单元还与所述角度传感单元相连并可带动所述角度传感单元中的所述磁钢旋转，所述角度传感单元将角度信号转变成电子信号。

所述踏板单元包括离合踏板、踏板臂、螺栓、踏板臂拉簧支架、踏板臂拉簧、拉簧安装架、踏板臂转轴、以及安装架，其中，所述踏板臂呈钩形，其一端安装所述离合踏板，另一端与所述踏板臂转轴连接；所述踏板臂上设有所述踏板臂拉簧支架，所述螺栓将所述踏板臂拉簧支架固定到所述踏板臂；所述踏板臂拉簧一端安装在所述踏板臂支架，另一端安装在设于所述安装架的所述拉簧安装架上；所述踏板臂转轴与所述转轴单元连接。

优选的是，所述安装架通过设于其上的安装孔进行安装。

优选的是，所述踏板单元中的所述踏板臂转轴上设有内孔，所述转轴单元包括有一固定轴，所述固定轴可转动地安装在所述踏板臂转轴的所述内孔中，以连接所述踏板单元与所述转轴单元。

所述踏板单元还包括用于调节离合踏板初始高度的设置在踏板高位调节螺栓支架上的踏板高度调节螺栓组件，以及用于调节所述离合踏板踩下时角度行程高度的踏板低位调节螺栓组件，所述踏板高位调节螺栓支架位于所述踏板转轴的上方部位，所述踏板低位调节螺栓组件位于所述安装架的下方部位。

优选的是，所述踏板臂高度调节螺栓组件由固定踏板高度调节螺栓以及对其进行固定的螺母构成。

优选的是，所述踏板低位调节螺栓组件由低位调节螺栓以及对其进行固定的螺母构成。

优选的是，在所述踏板高度调节螺栓靠近所述安装架的一端设有橡胶减震块。

优选的是，所述转轴单元的所述固定轴通过滚针轴承和滚针轴承）可转动地安装在所述踏板臂转轴的所述内孔中。

优选的是，所述固定轴左端设有一大径限位凸缘，右端设有一卡槽用来安装卡簧以便固定该端。

优选的是，所述固定轴的右端设有一内孔，所述内孔与所述固定轴同轴设置。

所述转轴单元通过无油轴承可转动地安装在所述固定轴的所述内孔中的传感器转轴，以及安装在所述传感器转轴上的传感器转轴摇臂。

优选的是，所述传感器转轴沿其轴心线同轴地依次设有位于一端的所述套装无油轴承的部分、位于中间的限位凸缘部分、套装所述传感器转轴摇臂的部分以及位于另一端的一字型扁平状部分。

优选的是，所述传感器转轴的一字型扁平状部分与所述角度传感单元相连。

优选的是，传感器转轴摇臂与传感器转轴连接的相对端与转轴摇臂连接螺栓连接，转轴摇臂连接螺栓一端通过固定螺母与踏板臂连接，另一端与传感器转轴摇臂连接。

所述角度传感单元还包括磁钢转轴座、霍尔芯片，所述磁钢转轴座一端与所述转轴单元连接，另一端与所述磁钢连接；安装在所述磁钢转轴座上的所述磁钢与所述霍尔芯片保持一定的间隙；所述霍尔芯片与线路板一起固定在所述角度传感单元内部紧邻所述磁钢，所述霍尔芯片用于感应所述磁钢的磁场变化。这种采用非接触式角度传感器的设计，使传感器的使用寿命增加。

优选的是，所述磁钢转轴座一端可内嵌设于所述转轴单元的所述传感器转轴上的一字型扁平状部分，以便于所述传感器转轴带动所述磁钢转轴座旋转。

优选的是，所述固定轴、所述转轴、所述磁钢和所述霍尔芯片依次是同轴设置。

本发明的电子离合踏板机械运动部件采用轴承设计，使操作离合踏板轻松，每次分离动作以及力矩都相同，使驾驶员踩踏离合踏板非常轻松，减少劳动强度。本发明的电子离合踏板将机械信号转换成电子信号，使转轴单元的角度信号与传感单元的电压信号之间形成一定的比例关系。本发明的电子离合踏板采用非接触式角度传感器，使传感器的使用寿命增加，而且，本发明的电子离合踏板无需液压，节能又环保。

附图说明

图1为本发明电子离合踏板的结构图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的主视剖面图。

图4为图3的局部放大图图。

图5为离合踏板角度曲线和角度传感器曲线关系图。

图6为本发明电子离合踏板应用于离合操纵系统的原理图。

图7为本发明电子离合踏板的角度传感单元的原理图。

图1至图7中附图标记分别表示：

1离合踏板2踏板臂3螺栓4拉簧支架5安装架6拉簧7踏板高度调节螺栓8螺母9橡胶减震块10安装孔11踏板低位调节螺栓12踏板臂转轴13踏板高位调节螺栓支架14传感器固定座15传感器固定螺栓16角度传感单元17/21滚针轴承18固定轴19固定螺母20转轴摇臂连接螺栓22传感器转轴无油轴承23传感器转轴24卡簧25传感器转轴摇臂26传感器磁钢转轴座27磁钢28霍尔芯片29拉簧安装架101角度传感单元102踏板单元103转轴单元104控制单元105电控离合单元106变速单元。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

图1为一种电子离合踏板的结构图，图2、图3和图4分别是图1的左视图、主视剖面图和局部放大图，图5为离合踏板角度曲线和角度传感器曲线关系图，图6为本发明电子离合踏板应用于离合操纵系统的原理图，图7为本发明电子离合踏板的角度传感单元的原理图。

一种电子离合踏板包括踏板单元、转轴单元及带有磁钢27的角度传感单元16，所述转轴单元与所述踏板单元相连可在所述踏板单元的驱动作用下旋转，以将踩踏踏板的机械信号转变为角度信号；所述转轴单元还与所述角度传感单元相连并带动所述角度传感单元16中的磁钢27的旋转，，角度传感单元将角度信号转变成电子信号。

下面具体描述每个单元的结构和特点。

踏板单元：

如图1和图2所示，所述踏板单元包括离合踏板1、踏板臂2、螺栓3、踏板臂拉簧支架4、踏板臂拉簧6、拉簧安装架29、踏板臂转轴12、以及安装架5，其中，踏板臂2呈钩形，其一端安装离合踏板1，另一端与踏板臂转轴12固定连接，离合踏板1、踏板臂2以及踏板臂转轴12可通过焊接进行固定；踏板臂2上设有踏板臂拉簧支架4，螺栓3将踏板臂拉簧支架4固定到踏板臂2；踏板臂拉簧6一端安装在踏板臂支架4，另一端安装在设于安装架5的拉簧安装架29上；踏板臂转轴12上设有内孔，所述转轴单元的固定轴18可安装在所述内孔中，以实现所述踏板单元与所述转轴单元的连接。

安装架5通过设于其上的安装孔10进行安装。

踏板单元还包括用于调节离合踏板1初始高度的设置在踏板高位调节螺栓支架13上的踏板高度调节螺栓组件，以及用于调节离合踏板1踩下时角度行程高度的踏板低位调节螺栓组件，踏板高位调节螺栓支架13位于踏板臂转轴12的上方部位，踏板低位调节螺栓组件位于安装架5的下方部位。

所述踏板臂高度调节螺栓组件由固定踏板高度调节螺栓7以及对其进行固定的螺母8构成。

所述踏板低位调节螺栓组件由踏板低位调节螺栓11以及对其进行固定的螺母构成。

在踏板高度调节螺栓7靠近安装架5的一端设有橡胶减震块9。

橡胶减震块9在踏板臂2回位时，起到减震和降噪的作用。

转轴单元：

如图1、图3和图4所示，所述转轴单元包括滚针轴承17和滚针轴承21、固定轴18、转轴无油轴承22、转轴23、卡簧24、转轴摇臂25，其中，踏板臂转轴12的所述内孔两端分别设有滚针轴承17和滚针轴承21，固定轴18通过滚针轴承17和滚针轴承21安装在踏板臂转轴12的所述内孔中；固定轴18左端设有一大径限位凸缘、右端设有一卡槽以用卡簧24固定该端，固定轴18右端设有内孔，该内孔中安装转轴无油轴承22；传感器转轴23一端是圆柱形，传感器转轴23的另一端是扁平形状，其中间有限位凸缘和套装传感器转轴摇臂25的一字槽内孔，限位凸缘防止传感器转轴23的左右移动，传感器转轴23的圆柱端嵌在转轴无油轴承22内，转轴摇臂25的一端套装在传感器转轴23的如上所述的一字槽内孔中，这种结构使传感器转轴23的一端与固定轴18连接，另一端与所述角度传感单元连接，同时，传感器转轴23可在传感器转轴摇臂25的驱动作用下进行转动。

转轴摇臂25与传感器转轴23连接的相对端与转轴摇臂连接螺栓20连接，转轴摇臂连接螺栓20一端通过固定螺母19与踏板臂2连接，另一端与传感器摇臂25连接。

角度传感单元：

如图4所示，所述角度传感单元16包括磁钢转轴座26、磁钢27、霍尔芯片28，磁钢转轴座26一端内嵌传感器转轴23的一字型扁平状部分，另一端与磁钢27连接；安装在磁钢转轴座26上的磁钢27与霍尔芯片28保持一定的间隙；霍尔芯片28与线路板一起固定在角度传感单元16内部紧邻磁钢27，霍尔芯片28用于感应磁钢27的磁场变化。

固定轴18、转轴23、磁钢27和霍尔芯片28依次是同轴设置。

图5中，给出一种离合踏板转轴单元的角度与角度传感单元输出电压之间的关系图，图中纵轴是电压信号V，横轴是角度信号S，曲线201是离合踏板转轴单元的角度范围在5°~90°同时角度传感单元输出电压在0~5V时的角度与电压的关系曲线。离合踏板转轴单元空行程为5°，曲线201的离合踏板转轴单元角度的有效范围是在85°，离合踏板转轴单元角度在有效角度范围内，离合踏板角度行程与角度传感器的输出电压之间能够形成比例关系。

如图6所示，本发明的电子离合踏板要配合电控气助力系统一起使用，主要作用是通过踩下或者抬升踏板的动作，将机械能转换成电信号，使得安装在所述电子离合踏板转轴上的角度传感单元发生角度变化，并将角度信号实时发送给控制单元，控制单元根据角度信号的变化来驱动电控离合系统工作，所述电子离合踏板保持原安装位置不变，内部磨损部位加装轴承设计，角度传感器采用无磨损非接触式设计，保证了所述电子离合踏板的可靠性。

具体而言，应用本发明电子离合踏板的离合操纵系统包括角度传感单元101、踏板单元102、转轴单元103、控制单元104、电控离合单元105、变速单元106，其中，所述电子离合踏板的角度传感单元101与控制单元104连接，控制单元104与电控离合单元105连接，电控离合单元105与变速单元106连接，所述电子离合踏板包括角度传感单元101、踏板单元102、以及转轴单元103。

当踏板单元102踩下和抬起时，引发转轴单元103的转动，角度传感单元101接收所述转动信号，经内部电路处理输出模拟信号，所述模拟信号传输给控制单元104，控制单元104根据接收到的信号进行分析，发送控制信号给电控离合单元105，电控离合单元105根据控制信号控制电控离合单元105的动作，最终使变速单元106工作。

如图7所示，给出角度传感单元的原理图。

A端、C端分别是角度传感单元中电路板的正负极，A端与C端之间是3个电阻，D端与转轴单元连接，B端与控制单元连接，另一端是可在A端与C端之间电阻上滑动的φ端，B端与φ端之间的黑框是霍尔芯片，霍尔芯片下方是黑框是磁钢。磁钢转动，霍尔芯片接收到磁钢的转动信息后，φ端随着霍尔芯片输出的变化在电阻上滑动，从而B端输出随磁钢转动信息变化的电压。

下面描述本发明的工作原理，根据其踏板踩下和抬升的不同工作状态进行说明。

当踩下离合踏板1时，连接在踏板臂2上的转轴摇臂连接螺栓20一起转动，转轴摇臂连接螺栓20的另外一端和传感器摇臂25固定，传感器摇臂25上端套装在传感器转轴23一字槽内孔中，从而，随踏板臂2的转动带动传感器磁钢转轴座26一起转动，在传感器磁钢转轴座26上嵌有磁钢27并和霍尔芯片28保持一定的间隙，霍尔芯片28则和线路板一起固定在角度传感单元16内部，当磁钢27转动发生磁性变化时，角度传感单元内部电路经过电路处理输出一路模拟信号，该信号传输给控制单元104，控制单元104根据接收到的信号进行分析，再发送驱动电信号给电控离合单元105，电控离合单元105通过电信号转换成机械能使得变速单元106工作。

当离合踏板2抬升时，安装在踏板臂2上的拉簧支架4在拉簧6的作用力下使得踏板臂2能够回到初始位置。

Claims (14)

1.一种电子离合踏板，包括踏板单元、转轴单元、角度传感单元（16），其特征在于，角度传感单元（16）设有磁钢（27），所述转轴单元与所述踏板单元相连并可在所述踏板单元的驱动作用下旋转，以将踩踏所述电子离合踏板的机械信号转变为角度信号；所述转轴单元还与角度传感单元（16）相连并可带动所述角度传感单元（16）中的磁钢（27）旋转，角度传感单元（16）将角度信号转变成电子信号；所述踏板单元包括离合踏板（1）、踏板臂（2）、螺栓（3）、踏板臂拉簧支架（4）、踏板臂拉簧（6）、拉簧安装架（29）、踏板臂转轴（12）、以及安装架（5）；所述踏板单元中的踏板臂转轴（12）上设有一内孔，所述转轴单元包括有一固定轴（18），固定轴（18）可转动地安装在踏板臂转轴（12）的所述内孔中，以连接所述踏板单元与所述转轴单元；固定轴（18）的右端设有一内孔，所述内孔与固定轴（18）同轴设置；所述转轴单元还包括通过无油轴承（22）可转动地安装在固定轴（18）的所述内孔中的传感器转轴（23），以及安装在传感器转轴（23）上的传感器转轴摇臂（25）；传感器转轴（23）沿其轴心线同轴地依次设有位于一端的套装无油轴承（22）的部分、位于中间的限位凸缘部分、套装传感器转轴摇臂（25）的部分以及位于另一端的一字型扁平状部分。

2.根据权利要求1所述的电子离合踏板，其特征在于，所述踏板臂（2）呈钩形，其一端安装离合踏板（1），另一端与踏板臂转轴（12）连接；踏板臂（2）上设有踏板臂拉簧支架（4），螺栓（3）将踏板臂拉簧支架（4）固定到踏板臂（2）；踏板臂拉簧（6）一端安装在踏板臂支架（4），另一端安装在设于安装架（5）的拉簧安装架（29）上；踏板臂转轴（12）与所述转轴单元连接。

3.根据权利要求2所述的电子离合踏板，其特征在于，安装架（5）通过设于其上的安装孔（10）进行安装。

4.根据权利要求2所述的电子离合踏板，其特征在于，所述踏板单元还包括用于调节离合踏板（1）初始高度的设置在踏板高位调节螺栓支架（13）上的踏板高度调节螺栓组件（7，8），以及用于调节离合踏板（1）踩下时角度行程高度的踏板低位调节螺栓组件，踏板高位调节螺栓支架（13）位于踏板臂转轴（12）的上方部位，踏板低位调节螺栓组件位于安装架（5）的下方部位。

5.根据权利要求4所述的电子离合踏板，其特征在于，所述踏板臂高度调节螺栓组件由固定踏板高度调节螺栓（7）以及对其进行固定的螺母（8）构成。

6.根据权利要求4所述的电子离合踏板，其特征在于，所述低位调节螺栓组件由踏板低位调节螺栓（11）以及对其进行固定的螺母构成。

7.根据权利要求5所述的电子离合踏板，其特征在于，在踏板高度调节螺栓（7）靠近安装架（5）的一端设有橡胶减震块（9）。

8.根据权利要求1所述的电子离合踏板，其特征在于，转轴单元的固定轴（18）通过滚针轴承（17）和滚针轴承（21）可转动地安装在踏板臂转轴（12）的所述内孔中。

9.根据权利要求1所述的电子离合踏板，其特征在于，固定轴（18）左端设有一大径限位凸缘，右端设有一卡槽用来安装卡簧（24）以便固定该端。

10.根据权利要求1所述的电子离合踏板，其特征在于，传感器转轴（23）的一字型扁平状部分与角度传感单元（16）相连。

11.根据权利要求1所述的电子离合踏板，其特征在于，传感器转轴摇臂（25）与传感器转轴（23）连接的相对端与转轴摇臂连接螺栓（20）连接，转轴摇臂连接螺栓（20）一端通过固定螺母（19）与踏板臂（2）连接，另一端与传感器转轴摇臂（25）连接。

12.根据权利要求1所述的电子离合踏板，其特征在于，所述角度传感单元（16）还包括磁钢转轴座（26）、霍尔芯片（28），磁钢转轴座（26）一端与所述转轴单元连接，另一端与磁钢（27）连接；安装在磁钢转轴座（26）上的磁钢（27）与霍尔芯片（28）保持一定的间隙；霍尔芯片（28）与线路板一起固定在角度传感单元（16）内部紧邻磁钢（27），霍尔芯片（28）用于感应磁钢（27）的磁场变化。

13.根据权利要求12所述的电子离合踏板，其特征在于，磁钢转轴座（26）一端可内嵌设于所述转轴单元的传感器转轴（23）上的一字型扁平状部分，以便于传感器转轴（23）带动磁钢转轴座（26）旋转。

14.根据权利要求13所述的电子离合踏板，其特征在于，传感器转轴（23）、磁钢（27）和霍尔芯片（28）依次是同轴设置。