CN106740753A - 霍尔式踏板位置传感器及制动踏板装置 - Google Patents

霍尔式踏板位置传感器及制动踏板装置 Download PDF

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    • G01B7/003Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic means for measuring position, not involving coordinate determination

Abstract

本发明提供了一种霍尔式踏板位置传感器,包括第一壳体、第二壳体、霍尔器件和磁铁,其中,第一壳体和第二壳体可相对转动地装配在一起,形成内腔;第一壳体上固定设置有转动连接件,第一壳体适于通过转动连接件被带动旋转;第二壳体上固定设置有紧固连接件,第二壳体适于通过紧固连接件被固定;霍尔器件设置在内腔中,并固定到第一壳体和第二壳体中的一个;磁铁设置在内腔中,并固定到第一壳体和第二壳体中的另一个;第一壳体和第二壳体发生相对转动时,霍尔器件由于和磁铁的相对位置变化而产生变化的电压信号。本发明解决了传统机械式刹车开关的接触异响及磨损导致的导通不可靠问题。

Description

霍尔式踏板位置传感器及制动踏板装置
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆技术领域,特别涉及一种霍尔式踏板位置传感器及制动踏板装 置。
背景技术
[0002] 现代汽车上刹车开关的作用随着人们生活水平的不断提高,对汽车的要求也越来 越高,现代汽车正朝着安全、舒适、和环保的方向发展。现代车的刹车灯开关不单单是控制 刹车灯而已,越来越多的系统需要刹车开关信号,比如电控燃油系统、自动变速器、ABS制动 防抱死系统、自动巡航系统、ESP系统、PEPS系统等等,对开关的要求越来越高。
[0003]目前大部分汽车上的刹车开关均位于刹车踏板上方,固定在刹车踏板支架上,制 动踏板无动作时压住开关,开关内部触点分离,当踩下刹车踏板时刹车开关闭合,接通刹车 灯电路。目前各大主机厂的刹车开关大部分均是机械接触式开关。这种刹车开关有两对触 点组成,一个常开一个常闭,常闭回路流通小电流,是通过弹性簧片与插针的滑动接触,负 责给E⑶传递刹车信号(起始为通路状态,踩下刹车为断路,这时候E⑶认为此断路信号即为 刹车信号,提前控制发动机喷油量);常开的为刹车灯开关回路,一般为大电流回路,采用对 碰式镀银触点,负责刹车灯的开关(起始为断路状态,踩下刹车为通路,接通了刹车灯的电 源,刹车灯亮)。这类开关存在下面两点问题,其一使用一段时间后触点磨损后存在导通不 可靠,其二开关在操作过程中由于与踏板有接触同时内部触点也存在撞击,导致异响较大。
发明内容
[0004] 有鉴于此,本发明提供了霍尔式踏板位置传感器及制动踏板装置,以解决传统机 械式刹车开关的接触异响及磨损导致的导通不可靠问题。
[0005] 具体而言,包括以下的技术方案:
[0006] 第一方面,一种霍尔式踏板位置传感器,其特征在于,包括第一壳体、第二壳体、霍 尔器件和磁铁,其中,
[0007] 所述第一壳体和第二壳体可相对转动地装配在一起,形成内腔;
[0008] 所述第一壳体上固定设置有转动连接件,所述第一壳体适于通过转动连接件被带 动旋转;
[0009] 所述第二壳体上固定设置有紧固连接件,所述第二壳体适于通过所述紧固连接件 被固定;
[0010] 所述霍尔器件设置在所述内腔中,并固定到所述第一壳体和所述第二壳体中的一 个;
[0011] 所述磁铁设置在所述内腔中,并固定到所述第一壳体和所述第二壳体中的另一 个;
[0012] 所述第一壳体和所述第二壳体发生相对转动时,所述霍尔器件由于和所述磁铁的 相对位置变化而产生变化的电压信号。
[0013] 可选择地,所述转动连接件为拨叉。
[0014] 可选择地,所述磁铁包括相对的两个磁铁,均固定在所述第一壳体和所述第二壳 体中的所述另一个的内壁上。
[0015] 可选择地,所述两个相对的磁铁均通过二次注塑固定到所述第一壳体和所述第二 壳体中的所述另一个。
[0016] 可选择地,所述霍尔器件位于所述相对的两个磁铁之间,所述两个磁铁的中心连 线穿过所述霍尔器件。
[0017] 第二方面,一种制动踏板装置,包括踏板支架、踏板臂和任一上述的霍尔式踏板位 置传感器,其中,
[0018] 所述踏板臂的一端固定在所述踏板支架上,所述踏板臂适于绕所述一端转动;
[0019] 所述霍尔式踏板位置传感器的转动连接件与设置在所述踏板臂上的带动连接件 配合而适于被所述带动连接件带动,所述霍尔式踏板位置传感器的固定连接件固定连接到 所述踏板支架上。
[0020] 可选择地,所述带动连接件为固定设置在所述踏板臂上的凸杆,所述转动连接件 为拨叉。
[0021] 可选择地,所述固定连接件包括固定孔和凸柱,通过螺纹连接将所述第二壳体固 定到所述踏板支架上。
[0022] 第三方面,一种制动控制系统,包括任一上述的制动踏板装置和车身控制器;
[0023] 所述制动踏板装置中的霍尔式踏板位置传感器将电压信号传送给所述车身控制 器,所述车身控制器基于所述电压信号控制车身上的设备。
[0024] 可选择地,所述制动踏板装置中的霍尔传感器根据踏板臂的转动角度提供所述变 化的电压信号。
[0025] 本发明的霍尔式踏板位置传感器可安装在制动踏板上替代传统的机械式刹车开 关,当驾驶员踩动踏板时,带动传感器内部的磁铁位置发生变化,霍尔器件根据磁铁的不同 位置输出一组电压信号,车身控制器根据不同电压值,输入给制动灯、自动巡航系统、ESP系 统、PEPS系统等需求系统。由此,本发明的技术方案能带来以下有益效果:
[0026]由于霍尔器件不需要与踏板上的转动器件机械接触,解决了传统机械刹车开关中 一直无法解决的异响质量问题;由于在踏板转动的不同位置,磁铁与霍尔器件的相对位置 不同,从而霍尔器件输出的电压信号不同,满足了整车系统对踏板不同位置时的刹车开关 的功能需求;减少传统机械刹车开关内部各接触零件的模具开发,减少了大量零部件开发 数量,降低了管理成本;操作过程中减少了关键零件的机械磨损,具有无接触、无触点、低功 耗、长寿命、高耐候、响应频率高等特点;产品内部零件较少,匹配简单,质量一致性更高,从 而质量更加稳定可靠。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于 本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他 的附图。 '
[0028] 图1为根据本发明第一实施例的霍尔式踏板位置传感器的剖面结构示意图;
[0029] 图2为根据本发明第一实施例的霍尔式踏板位置传感器的另一式样的立体结构示 意图;
[0030] 图3为根据本发明第二实施例的制动踏板装置的结构示意图;
[0031] 图4为根据本发明第二实施例的制动踏板装置的局部放大图。
具体实施方式
[0032] 为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进 一步地详细描述。
[0033] 本发明第一实施例提供了一种霍尔式踏板位置传感器,如图I、2所示,其包括第一 壳体11、第二壳体12、霍尔器件13和磁铁14。
[0034] 第一壳体11和第二壳体12可相对转动地装配在一起,形成内腔。第一壳体11和第 二壳体12为空心部件,从而形成内腔,它们相配合的部分一般呈圆环形,从而可相对转动, 同时可通过卡槽配合等防止轻易地被分开。可以如图1那样第一壳体11的半径小于第二壳 体12,或者如图2那样第一壳体11的半径大于第二壳体12。
[0035] 如图1、2所示,第一壳体11上固定设置有转动连接件111,第一壳体适于通过转动 连接件111被带动旋转。例如转动连接件111被踏板臂上的相应结构带动旋转。
[0036] 如图2所示,第二壳体12上固定设置有紧固连接件m,第二壳体I2适于通过紧固 连接件121被固定。例如通过紧固连接件121被固定到踏板支架上。
[0037] 霍尔器件13设置在内腔中,并固定到第一壳体11;磁铁14设置在内腔中,并固定到 第二壳体12。注意在其他实施例中,也可以将霍尔器件13固定到第二壳体12而将磁铁14固 定到第一壳体11。
[0038] 第一壳体11和第二壳体12发生相对转动时,霍尔器件13由于和磁铁14的相对位置 变化而产生变化的电压信号。霍尔器件根据霍尔效应制成,就是以磁场为工作媒体,将物体 的运动参量转变为变化电压的形式输出。
[0039] 在本实施例中,如图1所示,磁铁14可包括相对的两个磁铁,均固定在第一壳体11 的内壁上,例如通过二次注塑固定在第一壳体11的内壁上,这两个磁铁可呈180度布置并保 持在转轴垂直的同心圆上。如图1所示,霍尔器件13可位于相对的两个磁铁之间,两个磁铁 的中心连线可穿过霍尔器件13。这样当第一壳体11相对第二壳体I2转动时,两个磁铁也相 对霍尔器件13转动,从而通过霍尔器件13的磁场发生变化,霍尔器件I3根据磁场变化输出 的电压信号就发生变化。 _
[0040]霍尔器件13例如可通过焊接等方式固定在线路板(图中未示出)上,线路板再固定 在第二壳体14上,从而霍尔器件13连接到线路板上的线路输送电压信号。如图1、2所示,第 二壳体12可包括接插件122,接插件122内侧一端连接到线路板或直接连接到霍尔器件1,外 侧连接到对应接口以最终连接到电压信号接收设备,例如车身控制器。当然,也可设置无线 模块传输霍尔器件13的电压信号。
[0041]在本实施例中,如图2所示出的式样,转动连接件111可以为拨叉,这样当对应的踏 板臂上的带动结构为凸杆时,踏板臂转动,凸杆就对拨叉的一个臂施压,即使拨叉和凸杆的 相对位置发生变化也能带动拨叉转动,从而使第一壳体11相对第二壳体以转动。如图2所 示,固定连接件121的一种形式为包括固定孔和凸柱,固定孔和凸柱上都设置有螺纹,从而 可以便于两点固定。
[0042]本实施例的霍尔式踏板位置传感器可安装在制动踏板上替代传统的机械式刹车 开关,当驾驶员踩动踏板时,带动传感器内部的磁铁位置发生变化,霍尔器件根据磁铁的不 同位置输出一组电压信号,车身控制器根据不同电压值,输入给制动灯、自动巡航系统、ESP (Electronic Stability Program,电子稳定程序)系统、PEPS (Passive Entry Passive Start,无钥匙进入及启动)系统等需求系统。由于霍尔器件不需要与踏板上的转动器件机 械接触,因此可以解决传统机械刹车开关中一直无法解决的异响质量问题;由于在踏板转 动的不同位置,磁铁与霍尔器件的相对位置不同,从而霍尔器件输出的电压信号不同,满足 了整车系统对踏板不同位置时的刹车开关的功能需求;减少传统机械刹车开关内部各接触 零件的模具开发,减少了大量零部件开发数量,降低了管理成本;操作过程中减少了关键零 件的机械磨损,具有无接触、无触点、低功耗、长寿命、高耐候、响应频率高等特点;产品内部 零件较少,匹配简单,质量一致性更高,从而质量更加稳定可靠。
[0043] 本发明的第二实施例提供了一种制动踏板装置,如图3所示,包括踏板支架2、踏板 臂3和第一实施例中记载的霍尔式踏板位置传感器1。
[0044] 踏板臂3的一端固定在踏板支架2上,踏板臂3适于绕该一端转动。踏板臂3的另一 端包括踏板31,从而当驾驶员踩动踏板31时,踏板臂2绕固定到踏板支架2的一端转动。
[0045] 霍尔式踏板位置传感器1中的转动连接件111与设置在踏板臂3上的带动连接件32 配合而适于被带动连接件32带动,霍尔式踏板位置传感器1的固定连接件121固定连接到踏 板支架2上。
[0046]如图2所示,带动连接件32可以为固定设置在踏板臂3上的凸杆,而转动连接件121 可以为拨叉。这样踏板臂3转动时,凸杆就对拨叉的一个臂施压,即使拨叉和凸杆的相对位 置发生变化也能带动拨叉转动,从而使第一壳体11相对第二壳体12转动。本领域技术人员 可以知晓,也可以将带动连接件32设置为拨叉式样而将转动连接件121设置为凸杆式样,或 者设置为其他配合式样,只要能允许两者在同向转动的同时还可以发生相对位置变化、从 而使得第一壳体11被踏板臂3带着转动即可。
[0047] 如图2所示,固定连接件121的一种形式为包括固定孔和凸柱,两者都设置有螺纹, 从而通过螺纹连接将第二壳体12固定到踏板支架2上。当然,固定连接件121也可以为其他 形式,只要与踏板支架2固定连接即可。如图4所示,踏板支架2可以包括连接板31来连接固 定孔和凸柱,也可以只在原有的结构上设置螺纹孔即可。
[0048] 踏板位置传感器可安装在原机械刹车开关的位置,因而踏板支架结构基本上不需 要进行改动。安装过程如下:先将踏板调整至初始位置,用手将踏板位置传感器的第一壳体 上的拨叉配合踏板臂上的凸杆,然后稍微转动第二壳体,将第二壳体上的固定孔对齐到踏 板支架上的安装结构上,紧固好螺栓或螺钉。第一壳体通过拨叉随着踏板的旋转而转动,而 第二壳体固定踏板支架上,始终保持不动。这样当踩动踏板时,安装在踏板位置传感器内部 的磁体和霍尔器件就发生了相对位移,从而实现了踏板角度位置的信号输出。
[0049] 本发明第三实施例提供了一种制动控制系统,包括第二实施例提供的制动踏板装 置和车身控制器。
[0050] 制动踏板装置中的霍尔式踏板位置传感器将电压信号传送给车身控制器,车身控 制器基于电压信号控制车身上的设备。制动踏板装置中的霍尔传感器根据踏板臂的转动角 度提供变化的电压信号。即将驾驶员踩踏板发出的信号转换为霍尔式踏板位置传感器的电 压信号,然后通过车身控制器对车身上的设备进行控制,实现各种功能。车身控制器例如包 括处理器、信号接口、存储器,存储器中设置有程序和预设数据。
[0051] 例如,踏板的正常的机械范围一般为<9〇度,为满足踏板需求该踏板位置传感器 的电子信号作用范围为80度,根据踏板的不同位置实现不同的功能,当踏板刚刚踩的时候 在0-12度为空行程,此时传感器只实现自检的功能(若传感器自身存在故障会第一时间传 输给车身控制器,车身控制器通过仪表报警的方式提醒驾驶员存在故障),当踏板角度超过 12度后传感器提供的是制动灯信号,车身控制器据此点亮制动灯,当踏板角度超过15度后 传感器提供巡航取消的信号,从而根据整车设备的不同需求,传感器提供基于踏板的相应 的位置的不同信号。
[0052] 以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案,并不用以限制 本发明。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本 发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种霍尔式踏板位置传感器,其特征在于,包括第一壳体、第二壳体、霍尔器件和磁 铁,其中, 所述第一壳体和第二壳体可相对转动地装配在一起,形成内腔; 所述第一壳体上固定设置有转动连接件,所述第一壳体适于通过转动连接件被带动旋 转•’ 所述第二壳体上固定设置有紧固连接件,所述第二壳体适于通过所述紧固连接件被固 定; 所述霍尔器件设置在所述内腔中,并固定到所述第一壳体和所述第二壳体中的一个; 所述磁铁设置在所述内腔中,并固定到所述第一壳体和所述第二壳体中的另一个; 所述第一壳体和所述第二壳体发生相对转动时,所述霍尔器件由于和所述磁铁的相对 位置变化而产生变化的电压信号。
2. 根据权利要求1所述的霍尔式踏板位置传感器,其特征在于,所述转动连接件为拨 叉。
3. 根据权利要求1所述的霍尔式踏板位置传感器,其特征在于,所述磁铁包括相对的两 个磁铁,均固定在所述第一壳体和所述第二壳体中的所述另一个的内壁上。
4. 根据权利要求3所述的霍尔式踏板位置传感器,其特征在于,所述两个相对的磁铁均 通过二次注塑固定到所述第一壳体和所述第二壳体中的所述另一个。
5. 根据权利要求3所述的霍尔式踏板位置传感器,其特征在于,所述霍尔器件位于所述 相对的两个磁铁之间,所述两个磁铁的中心连线穿过所述霍尔器件。
6. —种制动踏板装置,其特征在于,包括踏板支架、踏板臂和权利要求1-5其中任一项 所述的霍尔式踏板位置传感器,其中, 所述踏板臂的一端固定在所述踏板支架上,所述踏板臂适于绕所述一端转动; 所述霍尔式踏板位置传感器的转动连接件与设置在所述踏板臂上的带动连接件配合 而适于被所述带动连接件带动,所述霍尔式踏板位置传感器的固定连接件固定连接到所述 踏板支架上。
7. 根据权利要求6所述的制动踏板装置,其特征在于,所述带动连接件为固定设置在所 述踏板臂上的凸杆,所述转动连接件为拨叉。
8. 根据权利要求6或7所述的制动踏板装置,其特征在于,所述固定连接件包括固定孔 和凸柱,通过螺纹连接将所述第二壳体固定到所述踏板支架上。
9. 一种制动控制系统,其特征在于,包括根据权利要求6-8其中任一项所述的制动踏板 装置和车身控制器; 所述制动踏板装置中的霍尔式踏板位置传感器将电压信号传送给所述车身控制器,所 述车身控制器基于所述电压信号控制车身上的设备。
10. 根据权利要求9所述的制动控制系统,其特征在于,所述制动踏板装置中的霍尔传 感器根据踏板臂的转动角度提供所述变化的电压信号。
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