CN1677047A - 机动车踏板位置传感装置 - Google Patents

Abstract

机动车踏板位置传感装置，在踏板转轴上设置有能由其带动旋转的永磁体，在其磁性传感范围内设置有与之相适应的传感器，其中所说的传感器至少有两个，其中至少有一个第二传感器设置在与踏板转轴处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体的最大磁性传感强度对应位置处，作为第一传感器的其余传感器设置在所说该永磁体由踏板转轴带动旋转时的磁性传感行程范围内的位置处。该装置不仅能实现对踏板转轴的角位移状态的检测，而且能对踏板转轴是否处于起止点位置进行准确的检测和判断，因而特别适用于自动变速车辆中。

Description

机动车踏板位置传感装置

技术领域

本发明涉及的是对车辆踏板的位置和角位移状态进行检测的传感装置。

背景技术

以磁电方式对旋转体进行角位移旋转状态的检测传感，目前已有的方式通常是在旋转轴上同心或偏心固连一个永磁体，在转轴的支架上固连一个磁敏元件，当随轴一同转动的永磁体转动时，永磁体与磁敏元件之间的磁场强度或磁场极性逐渐发生变化，导致磁敏元件输出一个与此对应的电流或电压的线性变化，根据电流或电压与磁场强度或极性对应的线性关系来确定转轴的转角。这一技术在US 3,112,464美国专利“霍尔效应转换装置”中已有较全面的披露。

上述技术对于角度的传感基于一种线性的电输出信号，而对机动车辆踏板的传感，除需要一种踏板的转动角度位移状态信号外，还需要一种精确的止点位置信号。例如，当完全释放加速踏板时，加速踏板在外部弹性机构作用下，返回至上止点位置，这个位置表示了一种使发动机处于怠速状态或使车辆减速的操纵意图；又如，在外力作用下，迫使制动踏板离开上止点位置时，表示了一种对车辆进行制动的意图等等，这些意图往往都需要通过一种将相应踏板机构的止点位置能进行准确识别判断的电信号传输到控制器，再由控制器向各相应执行机构，如发动机节气门、制动系等进行控制。当这些控制对象涉及到行车安全时，对这些踏板的止点位置信号进行高精度和高可靠识别就尤显出其重要性。这些止点位置信号的获取，根据电子学领域的常识，可以通过一种电压或电流的比较技术，从同样一条表示角度的线性信号中获得上述踏板的止点信号。但这种比较必须建立在一定的电压或电流差的基础上，这个差值实际代表了转轴的一个旋转角度，在踏板上具体反映出行业内所述的一种空行程。当差值范围过小时，对缩小踏板不必要的空行程方面有利，但同时会使止点位置识别的可靠性和稳定性降低；当需要提高止点位置识别的可靠性和稳定性时，必须扩大差值范围，但又使踏板的空行程增大。因此，上述的文献技术及相应的其它公开技术在实现对机动车辆踏板的止点位置和角位移的准确传感时不能令人满意。

公开号为CN1145673A的中国专利文献公开了一种“汽车加速器踏板控制装置”，涉及一个踏板位置传感器，用于检测加速器踏板的工作位置，其踏板位置传感器由一只可变电阻构成，因此属于是一种角位移传感器。该文献虽然没有明确指出对止点位置的识别，但通过其电位器内部结构的基本原理，可以理解其是通过在内部的动、定片之间增加一个金属触点的方式来获得一个转轴的止点位置信号。但由常识可知，机械滑动式的触点间易存在机械寿命的制约，因此难以满足汽车行驶里程的要求。

US6689016公开了一种“形成调至低档信号的方法和装置”，其中调至低档的信号来自一个线性霍尔传感器，当加速踏板位移急剧变化或进入一个下止点位置时，对自动变速器提供一个换低档的信号。这种由一个线性传感器来完成踏板的位移量和止点位置的传感，虽结构简单，但如线性霍尔传感器的温度特性、永磁体的自然失磁和温度特性等都会改变线性霍尔传感器的输出线性关系，从而使止点位置信号发生变化，因而在止点位置的识别精度上不能令人满意，不适合高精度止点位置的传感要求。

DE19855358公开的“测定位移的装置和方法”中，通过设置一个以上的线性传感器和一个以上的开关传感器，同时对应设置棒磁铁和磁极交互构件组等，并将各传感器的输出信号联合比较后来决定制动踏板的位移量，目的在于提高踏板位移的传感精度和降低传感器故障水平。在位移传感方式中，其采用的是一种磁极交互构件组，并还为相邻磁极的磁铁规定了如1mm的距离等要求，设置的物理距离大小决定了位移传感的精度，现有技术制造条件下必然会降低踏板位移的传感精度，同时也使整个装置复杂化。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种新结构形式的机动车踏板位置传感装置，使其不仅能实现对踏板转轴的角位移状态的检测，而且能对踏板转轴是否处于起止点位置进行准确的检测和判断。该装置特别适用于自动变速车辆中。

本发明的机动车踏板位置传感装置的基本结构，仍是在踏板转轴上设置有能由其带动旋转的永磁体，并在其磁性传感范围内设置有与之相适应的传感器。其中所说的传感器至少有两个，其中至少有一个第二传感器设置在与踏板转轴处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体的最大磁性传感强度对应位置处，作为第一传感器的其余传感器设置在所说该永磁体由踏板转轴带动旋转时的磁性传感行程范围内的位置处。

对永磁体而言，其N、S两个磁极端是其最强的磁性传感位置端。因此上述的第二传感器一般应设置在与该端相对应的传感位置处：既可以为设置于其中的一端，也可以在两端分别都设置有相应的传感器，共同作为所说的第二传感器使用。

在上述的结构中，作为一种可供参考实施例的最简单形式的结构，是采用两个所说的传感器，其中的一个设置在与永磁体由踏板转轴带动旋转时的磁性传感行程范围相对应的位置处，作为第一传感器；另一个设置在与踏板转轴处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体的最大磁性传感强度对应位置处，作为第二传感器。

上述结构形式的传感装置在工作时，当踏板转轴位于起止点的位置时，该第二传感器与永磁体能始终保持为一个有效的输出状态；当踏板转轴受外力作用而转动时，永磁体离开了其起止点位置，该第二传感器随之也失去传感，同时永磁体的位移转动又使其与第一传感器之间保持为一种由小变大或由大变小的磁感应程度变化的传感状态。

上述结构中所说的该永磁体，一般可采用固连于踏板转轴上的形式，但并不限于此，在有特殊需要和/或情况下，不排除也可使该永磁体经传动方式由踏板转轴带动旋转。

如上述，在符合本发明结构设置要求的该传感装置中，对固连设置于踏板转轴上的该永磁体的具体结构形式无需有过多限制。例如，在一个具体实施例中，所说该永磁体是采用沿踏板转轴外周设置的弧形永磁结构体，与之相适应的该第二传感器，是设置在与踏板转轴处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体磁极端部的对应位置处。在另外的实施例中，所说的该永磁体则采用为不同形式的具有沿踏板转轴径向延伸结构的永磁结构体，与之相适应的第二传感器，则采用与各自的永磁体结构相适应的不同方式设置在与踏板转轴处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体磁极端部的对应位置处。

本发明上述装置中所说的与永磁体传感源相适应的传感器，可以按照目前电子技术的常规方式选择，例如可以选用如双极性的线性霍尔传感器和/或开关霍尔传感器等常用元器件。

以下通过由附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是本发明的机动车踏板位置传感装置的基本原理示意图。

图2是两个传感器的一种对应输出状态示意图。

图3是两个传感器的另一种对应输出状态示意图。

图4是本发明机动车踏板位置传感装置另一种基本结构形式的示意图。

图5是本发明机动车踏板位置传感装置又一种基本结构形式的示意图。

图6是基于图1的一种具体应用结构的示意图。

图7是图6的左向结构示意图。

具体实施方式

图1所示的，是本发明机动车踏板位置传感装置的一种基本结构原理。在踏板转轴6上外周固连设置有一弧形的永磁结构体1。图中的A、B两端代表了弧形永磁体1的两个不同磁极，其两端附近反映了各磁极的最大磁场强度区域，根据磁力线分布的物理规律，越远离两端点位置时，磁场强度越弱。在其磁性传感范围内，一个第二传感器3设置在与踏板转轴6处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体1的A端最大磁性传感强度对应位置处，另一个第一传感器的其余传感器设置在所说该永磁体1由踏板转轴6带动旋转时的磁性传感行程范围内的位置处。

为了便于描述，这里指定第一传感器是一种双极性的线性霍尔传感器；第二传感器是一种开关霍尔传感器，但这一指定并不完全涵盖本权利要求所述传感器的范围。图中的a表示了踏板处于完全释放状态的一个止点位置时的情形，这个止点的物理位置可由目前对踏板的一种常规机械限位机构实现。从图中a看出，踏板处于止点位置时，第二传感器3正位于永磁体1的A端，处于传感状态，输出一个低电平信号；第一传感器2位于永磁体1随踏板转轴6旋转行程中磁性传感范围内的B端附近，输出一个较低或较高的电平。当永磁体1随转轴作顺时针转动时，如图中b所示，永磁体的A端离开第二传感器3，失去传感后在上拉电平作用下，第二传感器3输出端上呈高电平状态，第一传感器2逐渐远离B端，磁感应强度逐渐减弱或增强，在其输出端上获得了电平从低到高或从高到低的线性变化。

上述过程中两个传感器的对应输出状态可以如图2所示。图中的Y轴表示了踏板的一个止点位置，X轴表示了踏板转轴的角位移程度；2A代表了第二传感器3的输出状态，2B代表了第一传感器2的输出状态。如图所示，当踏板位于止点位置时，第一传感器2输出状态2B处于高电平或低电平，取决于外部磁场的极性或双极性传感器的物理面。图2所示的输出性质，是一种斜线如图2中的a或b所示。也可以是一种如图3中的a、b所示的为一种曲线，取决于外部旋转磁场的变化规律。这种变化规律往往又取决于永磁体的几何形状，特别是当永磁体1的外廓是一种不规则的弧形时。根据需要，由2B还可获得一种不规则的曲线。

在上述原理的基础上，改变永磁体1外部形状和/或改变第一、第二传感器的相应位置，或是将这两者相结合而得到的不同实施方式，同样可以取得与上述相同的效果。其中：

图4是在图1所示的基础上，改变永磁体1的几何形状来获得相同效果的另一种方式。图4中的a基于两个传感器与永磁体1的相互位置关系，永磁体1只能顺时针旋转；将两个传感器与永磁体1的相互位置改变为如图4中b所示，则可以使永磁体1沿逆时针旋转。

图5是在图1所示基础上，将永磁体1由单一的弧形改变成一种由弧形与条形适当结合的特定形状，可以获得相同的效果。

图6和图7是基于上述原理的一种具体的基本结构设计形式。图中，该永磁体1固连于转轴6外周面上，转轴6通过轴承5与壳体4转动连接，壳体4等同于本发明上述所称的转轴支架，第一永磁体2和第二永磁体3固定在壳体4上。转轴6经常规的机械连接方式与踏板悬臂钢性连接。通过踏板的运动带动转轴6以及永磁体1的转动，从而在第一传感器2上获得与此对应的线性电压或电流值，因此踏板的角位移被得到识别；当外部踏板被常规的机械定位机构限制在其一个止点位置时，根据上述的传动关系，第二传感器3与永磁体1之间保持了一个刚好被传感的位置，踏板的止点位置也得到了准确可靠的识别。

Claims (7)

1.机动车踏板位置传感装置，在踏板转轴(6)上设置有能由其带动旋转的永磁体(1)，在其磁性传感范围内设置有与之相适应的传感器，其特征是所说的传感器至少有两个，其中至少有一个第二传感器(3)设置在与踏板转轴(6)处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体(1)的最大磁性传感强度对应位置处，作为第一传感器的其余传感器设置在所说该永磁体(1)由踏板转轴(6)带动旋转时的磁性传感行程范围内的位置处。

2.如权利要求1所述的机动车踏板位置传感装置，其特征是所说的传感器为两个，其中第一传感器(2)设置在与永磁体(1)由踏板转轴(6)带动旋转时的磁性传感行程范围相对应的位置处，第二传感器(3)设置在与踏板转轴(6)处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体(1)的最大磁性传感强度对应位置处。

3.如权利要求1所述的机动车踏板位置传感装置，其特征是所说的永磁体(1)固连于踏板转轴(6)上。

4.如权利要求3所述的机动车踏板位置传感装置，其特征是所说的永磁体(1)为沿踏板转轴(6)外周设置的弧形永磁结构体，第二传感器(3)设置在与踏板转轴(6)处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体(1)磁极端部的对应位置处。

5.如权利要求3所述的机动车踏板位置传感装置，其特征是所说的永磁体(1)为具有沿踏板转轴(6)径向延伸结构的永磁结构体，第二传感器(3)设置在与踏板转轴(6)处于全释放状态起止点位置相对应的该永磁体(1)磁极端部的对应位置处。

6.如权利要求5所述的机动车踏板位置传感装置，其特征是所说的永磁体(1)为沿踏板转轴(6)径向延伸的条形永磁结构体。

7.如权利要求1至6之一所述的机动车踏板位置传感装置，其特征是所说的传感器为双极性的线性霍尔传感器和/或开关霍尔传感器。

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