CN201366951Y - 一种非接触式电子油门踏板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式电子油门踏板，包括踏板和底板，踏板通过踏板轴与底板铰接，踏板上装有传感器轴，传感器轴上装有踏板转角放大装置，踏板转角放大装置与底板滚动配合，传感器轴的输出端与安装在踏板上的角度位置变换装置装连，角度位置变换装置包括壳体、磁钢支架、磁钢片、铁环、传感器支架、传感器和线路板，磁钢支架的一端与传感器轴的输出端装连，磁钢支架的另一端装有磁钢片和铁环，磁钢片有两个且分别置于铁环环路的内侧面上，磁钢支架与壳体转动配合，传感器支架和线路板均安装在壳体内，传感器安装在传感器支架的传感器定位孔中，传感器置于两个磁钢片之间。本实用新型精度高、稳定性好，安装方便且产品质量好。

Description

一种非接触式电子油门踏板

技术领域

本实用新型涉及一种机动车的油门控制装置，具体地说，是用来控制机动车发动机气缸进油量的非接触式电子油门踏板。

背景技术

众所周知，为控制机动车气缸的进油量，进而控制发动机的转速和功率，最终实现对机动车车速的控制，在机动车的驾驶室内都设置有油门踏板。传统的油门踏板大都是通过连杆或拉索来实现油门开度控制的，其一系列动作均为机械运动。由于这种油门踏板的一系列动作都是机械运动，使得其传动精度和灵敏度都不高.而普通接触式电控油门又存在可靠性较低和使用寿命较短的问题。故目前，转动角位移的检测广泛地被应用于工业部门。角位移传感器应用在汽车加速器踏板上，可以控制引擎单元的阀门开启；应用在轮船上可以进行舵轮转轴转角控制；亦可应用于重型或农业机械设备的转角位置控制等装置上。一般情况下采用把转动角度通过机械传动装置转成直线位移或转角以带动直线电阻器或电位器把角度信号转成电压信号。其中非接触式测量转动角位移可采用的传感器有码盘式传感器，光栅传感器，霍尔元件传感器，磁敏元件传感器等，在实际使用中应能在环境温度在-40℃到+70℃的工作条件下工作，工作寿命至少需达到动作5百万次以上，并可长期工作在灰尘和振动很大的环境下。

然而现有的电喷式汽车采用的电位器式传感器来控制汽车的喷油量。它主要是由一块喷涂上电阻薄膜轨迹印刷电路板或陶瓷基片组成，由电刷触点输出角位移信号的大小。由于电阻值会随环境温度改变而改变，电刷触点在电阻轨道上滑动，其工作寿命也有限，而电位器输出的电压需要电阻器在一个很苛刻的工作环境下工作，环境温度的变化会造成在在工厂工作环境下调试的数据，在运行环境下会产生很大的误差，以致超出允许的检测范围。同时，喷涂在印刷板或陶瓷基片上的电阻层与电刷之间的不断磨损，会影响电位器或传感器的工作寿命和接触的可靠性，而灰尘、空气湿度，振动等参数亦会增加电气噪声和检测的精度。如果要改进上述存在的问题，所设计的电位器式传感器无论在机械上，材料的选用上，电气加工工艺上都会增加生产成本。

于是出现了将非接触式测量转动角位移技术运用到电喷汽车上用于控制汽车喷油量，如专利ZL200520068936.4，但是此专利使用了纯铁片传递磁场，使得磁场传递产生滞后，产生了损耗，影响传感器感应磁场的精度和稳定性，且生产过程中需要将传感器横向插入磁感应区中，安装不方便，装配效率不高，产品质量受到影响。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种无磁场滞后损耗、精度高、稳定性好的非接触式电子油门踏板。

实现上述目的的技术方案是：一种非接触式电子油门踏板，包括踏板和底板，踏板通过踏板轴与底板铰接在一起，踏板上装有传感器轴，传感器轴上装有踏板转角放大装置，且踏板转角放大装置的滚轮与底板滚动配合，传感器轴的输出端与安装在踏板上的角度位置变换装置装连，其改进点在于：所述角度位置变换装置包括壳体、磁钢支架、磁钢片、铁环、传感器支架、传感器和线路板，磁钢支架的一端与传感器轴的输出端装连，磁钢支架的另一端装有磁钢片和铁环，磁钢片有两个且分别置于铁环环路的内侧面上，磁钢支架装入壳体且与壳体转动配合，传感器支架和线路板均安装在壳体内，传感器安装在传感器支架的传感器定位孔中，且传感器置于两个磁钢片之间，传感器与线路板电连接。

所述磁钢支架的一端设有与传感器轴输出端的凸起对应配合的凹槽或豁口，磁钢支架的另一端设有用于安装铁环和磁钢片的定位支柱。

所述铁环是由两端的两条呈圆弧形的环边连接中间的两条呈长条形的环边而形成环路，两个磁钢片分别紧贴在铁环环路的两条长条形环边的内侧面上，所述磁钢支架有两个定位支柱且分别位于铁环环路的两条圆弧形环边的内侧面。

所述传感器支架的一个端面上具有传感器定位柱和支架定位孔，以及环绕在传感器定位柱外围的环形凸台，传感器支架的另一个端面上还具有线路板定位柱，传感器定位柱内设有传感器定位孔，线路板通过自身的定位孔与线路板定位柱配合而固定在传感器支架上，传感器支架通过支架定位孔与壳体内设有的支架定位柱配合而固定在壳体内，传感器的引脚焊在线路板上。

所述角度位置变换装置的壳体由支承盖、壳座和外端盖)组成，支承盖上具有支承孔，磁钢支架的一端与支承盖的支承孔转动配合，且支承盖内端面的靠磁钢支架轴肩处设有O形密封圈；踏板的下表面上还设有壳体支承座，传感器轴穿过壳体支承座的轴孔，壳体支承座与壳体的支承盖之间还设有密封垫圈，角度位置变换装置的壳体由螺钉固定在壳体支承座上。

所述传感器为霍尔传感器，且选用HAL815芯片或TLE4997芯片。

所述踏板轴上套装有踏板扭簧，踏板扭簧的一端与踏板相抵，另一端与底板相抵，且踏板的铰支座和底板的铰支座均套装在踏板轴上。

所述踏板转角放大装置包括侧板、复位扭簧和滚轮，踏板的下表面上还设有轴座，传感器轴支承在轴座及壳体支承座上且呈转动配合，两块侧板的上端与传感器轴装连，下端装有滚轮，传感器轴上套有复位扭簧，复位扭簧的两端分别抵靠在踏板上和踏板转角放大装置的销轴上，所述底板上设有导向面和限位块。

所述复位扭簧由内、外扭簧组成，内、外扭簧之间装有外隔套，内扭簧与传感器轴之间装有内隔套。

所述线路板上具有两行传感器焊接孔，每三个传感器焊接孔为一行，所述传感器有两个，每个传感器的三个引脚对应一行传感器焊接孔，且两个传感器的引脚分别安装在两行传感器焊接孔内，传感器支架的传感器定位孔为矩形孔，两个传感器贴合并垂直插入传感器支架的传感器定位孔中且插至孔底，线路板与传感器支架的另一个端面贴合。

本实用新型由于角度位置变换装置磁钢支架的一端与传感器轴的输出端装连，磁钢支架的另一端装有磁钢片和铁环，磁钢片有两个且分别置于铁环环路的内侧面上，磁钢支架装入壳体且与壳体转动配合，传感器支架和线路板均安装在壳体内，传感器安装在传感器支架的传感器定位孔中，且传感器置于两个磁钢片之间这种结构，使得传感器的感应变为直接感应，传感器感应磁场的精度和稳定性都得到了提高，且无磁场滞后损耗，且生产装配过程中，传感器垂直直接插入磁感应区中，相应的安装就比较方便，且传感器的安装可以一次性装到位，而不需要进行调整，提高了装配效率，传感器安装的到位更保证了本实用新型的精度、稳定性和产品的质量。

附图说明

图1为本实用新型的空程状态示意图；

图2为图1的满程状态示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为本实用新型的去掉角度位置变换装置2的结构示意图；

图5为本实用新型的角度位置变换装置2的结构示意图之一；

图6为本实用新型的角度位置变换装置2的结构示意图之二；

图7为本实用新型的磁钢支架2-3的主视图；

图8为本实用新型的磁钢支架2-3的侧视图；

图9为本实用新型的磁钢支架2-3安装有铁环2-5和磁钢片2-4的示意图；

图10为本实用新型的磁钢支架2-3安装有铁环2-5和磁钢片2-4的剖视图；

图11为本实用新型的角度位置变换装置2的主视图

图12为本实用新型的角度位置变换装置2的A-A剖视图；

图13为本实用新型的角度位置变换装置2的B-B剖视图；

图14为本实用新型的分解结构示意图；

图15为本实用新型的磁钢片2-4、铁环2-5和传感器2-8的安装位置平面图(其中虚线表示工作时的位置)；

图16为本实用新型的踏板行程对应的信号输出特性图。

具体实施方式

下面结合附图，对实用新型作进一步地描述。

如图1、5、6、12所示，一种非接触式电子油门踏板，包括踏板1和底板4，踏板1通过踏板轴3与底板4铰接在一起，踏板1上装有传感器轴1-2，传感器轴1-2上装有踏板转角放大装置5，且踏板转角放大装置5的滚轮5-3与底板4滚动配合，传感器轴1-2的输出端与安装在踏板1上的角度位置变换装置2装连，所述角度位置变换装置2包括壳体、磁钢支架2-3、磁钢片2-4、铁环2-5、传感器支架2-7、传感器2-8和线路板2-9，磁钢支架2-3的一端与传感器轴1-2的输出端装连，磁钢支架2-3的另一端装有磁钢片2-4和铁环2-5，磁钢片2-4有两个且分别置于铁环2-5环路的内侧面上，磁钢支架2-3装入壳体且与壳体转动配合，传感器支架2-7和线路板2-9均安装在壳体内，传感器2-8安装在传感器支架2-7的传感器定位孔2-7-1中，且传感器2-8置于两个磁钢片2-4之间，传感器2-8与线路板2-9电连接。传感器轴1-2的非输出端套装有短轴套12、平垫片6和卡簧7。

如图5、6、7、8、9、10、12、13，所述磁钢支架2-3的一端设有与传感器轴1-2输出端的凸起1-2-1对应配合的凹槽2-3-1或豁口，传感器轴1-2输出端的凸起1-2-1可以为一字型的，也可以为十字形或者三角形或花键等，磁钢支架2-3的另一端设有用于安装铁环2-5和磁钢片2-4的定位支柱2-3-2。所述铁环2-5是由两端的两条呈圆弧形的环边连接中间的两条呈长条形的环边而形成环路，两个磁钢片2-4分别紧贴在铁环2-5环路的两条长条形环边的内侧面上，所述磁钢片2-4的长度与长条形环边的内侧面相对应，这样可以保证磁场的强度，从而保证了传感器传感的精度，所述磁钢支架2-3的两个定位支柱2-3-2分别位于铁环2-5环路的两条圆弧形环边的内侧面。

所述传感器支架2-7的一个端面上具有传感器定位柱2-7-4和支架定位孔2-7-3，以及环绕在传感器定位柱2-7-4外围的环形凸台2-7-5，传感器支架2-7的另一个端面上还具有线路板定位柱2-7-2，传感器定位柱2-7-4内设有传感器定位孔2-7-1，传感器定位柱2-7-4与传感器定位孔2-7-2是同轴的，这样也是保证精度的手段之一，线路板2-9通过自身的定位孔2-9-2与线路板定位柱2-7-2配合而固定在传感器支架2-7上，传感器支架2-7通过支架定位孔2-7-3与壳体内设有的支架定位柱2-6-1配合而固定在壳体内，传感器2-8的引脚焊在线路板2-9上。所述线路板2-9上具有两行传感器焊接孔2-9-1，每三个传感器焊接孔2-9-1为一行，所述传感器2-8有两个，每个传感器2-8的三个引脚对应一行传感器焊接孔2-9-1，且两个传感器2-8的引脚分别安装在两行传感器焊接孔2-9-1内，传感器支架2-7的传感器定位孔2-7-1为矩形孔，两个传感器2-8紧密贴合并垂直插入传感器支架2-7的传感器定位孔2-7-1中且插至孔底，线路板2-9与传感器支架2-7紧密贴合。

如图4、5、6、11、12、13、14，所述角度位置变换装置2的壳体由支承盖2-1、壳座2-6和外端盖2-10组成，支承盖2-1上具有支承孔2-1-1，磁钢支架2-3的一端与支承盖2-1的支承孔2-1-1转动配合，且支承盖2-1内端面的靠磁钢支架2-3轴肩处设有O形密封圈2-2；踏板1的下表面上还设有壳体支承座1-3，传感器轴1-2穿过壳体支承座1-3的轴孔，壳体支承座1-3与壳体的支承盖2-1之间还设有密封垫圈8，角度位置变换装置2的壳体由螺钉10固定在壳体支承座1-3上，螺钉10为带垫螺钉，且安装的时候还套装有弹垫9。所述磁钢支架2-3上还有一凸块2-3-3，壳座2-6上具有环形凸台2-6-2，环形凸台2-6-2上端有一豁口2-6-2-1，凸块2-3-3位于豁口2-6-2-1中，凸块2-3-3的作用是在安装时用于区别N、S极。壳座2-6上还安装有密封块2-11，此密封块2-11为橡胶的，起到密封作用，密封块2-11上有出线孔，线路板2-9上的连接线穿过出线孔，再引到壳体外。

如图5、12、13、14，所述传感器2-8为霍尔传感器，且为两个。所述霍尔传感器可选用HAL815或TLE4997。传感器2-8通过线路板2-9将测得的信号送到相应的控制电路。

如图1、2、3、4、14，所述踏板轴3上套装有踏板扭簧3-1，踏板扭簧3-1的一端与踏板1相抵，另一端与底板4相抵，且踏板1的铰支座和底板4的铰支座均套装在踏板轴3上。踏板轴3两端还套有长轴套11、卡簧7和小平垫片6。踏板扭簧3-1是使底板4、踏板1之间的角度回位用的。

如图14，所述踏板转角放大装置5包括侧板5-1、复位扭簧5-2和滚轮5-3，踏板1的下表面上还设有轴座1-1，传感器轴1-2穿过轴座1-1上的轴孔及壳体支承座1-3上的轴孔，并与轴座1-1上的轴孔及壳体支承座1-3上的轴孔呈转动配合，传感器轴1-2上还装连有两块侧板5-1，两块侧板5-1的上端与传感器轴1-2装连，下端装有滚轮5-3，传感器轴1-2上套有复位扭簧5-2，复位扭簧5-2的两端分别抵靠在踏板1和踏板转角放大装置5的销轴5-3-1上，所述底板4上设有导向面4-1和限位块4-2。所述限位块4-2为圆柱形橡胶块，可起到限位作用和缓冲作用。滚轮5-3在底板4上滚动形成踏板运动。大平垫片13置于侧板5-1与踏板1之间。

所述复位扭簧5-2由内、外扭簧5-2-1、5-2-2组成，内、外扭簧5-2-1、5-2-2之间装有外隔套5-2-4，内扭簧5-2-1与传感器轴1-2之间装有内隔套5-2-3。这样一来，一旦出现一个扭簧损坏，另一个扭簧仍可继续使用。

本实用新型在使用的时候踏板1踏下去后(如图2所示)带动传感器轴1-2转动，磁钢支架2-3转动，则磁钢片2-4和铁环2-5转动，传感器2-8在磁钢片2-4中感应到了磁场的变化(如图15所示)后，将这个变化转换为相应的电压信号通过线路板2-9提供给ECU(引擎控制单元)，从而控制油喷量的大小。踏板1从空程状态下变换到满程状态时，对应的输出电压信号成相应线性变化，S1表示输出信号1，S2表示输出信号2，SY表示在踏板行程的同一点上S1与S2的关系，同步偏差SY＝(S1/2)-S2＝±0.07V。(如图16所示)。

Claims (10)

1、一种非接触式电子油门踏板，包括踏板(1)和底板(4)，踏板(1)通过踏板轴(3)与底板(4)铰接在一起，踏板(1)上装有传感器轴(1-2)，传感器轴(1-2)上装有踏板转角放大装置(5)，且踏板转角放大装置(5)的滚轮(5-3)与底板(4)滚动配合，传感器轴(1-2)的输出端与安装在踏板(1)上的角度位置变换装置(2)装连，其特征在于：

所述角度位置变换装置(2)包括壳体、磁钢支架(2-3)、磁钢片(2-4)、铁环(2-5)、传感器支架(2-7)、传感器(2-8)和线路板(2-9)，磁钢支架(2-3)的一端与传感器轴(1-2)的输出端装连，磁钢支架(2-3)的另一端装有磁钢片(2-4)和铁环(2-5)，磁钢片(2-4)有两个且分别置于铁环(2-5)环路的内侧面上，磁钢支架(2-3)装入壳体且与壳体转动配合，传感器支架(2-7)和线路板(2-9)均安装在壳体内，传感器(2-8)安装在传感器支架(2-7)的传感器定位孔(2-7-1)中，且传感器(2-8)置于两个磁钢片(2-4)之间，传感器(2-8)与线路板(2-9)电连接。

2、根据权利要求1所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述磁钢支架(2-3)的一端设有与传感器轴(1-2)输出端的凸起(1-2-1)对应配合的凹槽(2-3-1)或豁口，磁钢支架(2-3)的另一端设有用于安装铁环(2-5)和磁钢片(2-4)的定位支柱(2-3-2)。

3、根据权利要求1所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述铁环(2-5)是由两端的两条呈圆弧形的环边连接中间的两条呈长条形的环边而形成环路，两个磁钢片(2-4)分别紧贴在铁环(2-5)环路的两条长条形环边的内侧面上，所述磁钢支架(2-3)有两个定位支柱(2-3-2)且分别位于铁环(2-5)环路的两条圆弧形环边的内侧面。

4、根据权利要求1所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述传感器支架(2-7)的一个端面上具有传感器定位柱(2-7-4)和支架定位孔(2-7-3)，以及环绕在传感器定位柱(2-7-4)外围的环形凸台(2-7-5)，传感器支架(2-7)的另一个端面上还具有线路板定位柱(2-7-2)，传感器定位柱(2-7-4)内设有传感器定位孔(2-7-1)，线路板(2-9)通过自身的定位孔(2-9-2)与线路板定位柱(2-7-2)配合而固定在传感器支架(2-7)上，传感器支架(2-7)通过支架定位孔(2-7-3)与壳体内设有的支架定位柱(2-6-1)配合而固定在壳体内，传感器(2-8)的引脚焊接在线路板(2-9)上。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述角度位置变换装置(2)的壳体由支承盖(2-1)、壳座(2-6)和外端盖(2-10)组成，支承盖(2-1)上具有支承孔(2-1-1)，磁钢支架(2-3)的一端与支承盖(2-1)的支承孔(2-1-1)转动配合，且支承盖(2-1)内端面的靠磁钢支架(2-3)轴肩处设有O形密封圈(2-2)；踏板(1)的下表面上还设有壳体支承座(1-3)，传感器轴(1-2)穿过壳体支承座(1-3)的轴孔，壳体支承座(1-3)与壳体的支承盖(2-1)之间还设有密封垫圈(8)，角度位置变换装置(2)的壳体由螺钉(10)固定在壳体支承座(1-3)上。

6、根据权利要求1所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述传感器(2-8)为霍尔传感器，且选用HAL815芯片或TLE4997芯片。

7、根据权利要求1所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述踏板轴(3)上套装有踏板扭簧(3-1)，踏板扭簧(3-1)的一端与踏板(1)相抵，另一端与底板(4)相抵，且踏板(1)的铰支座和底板(4)的铰支座均套装在踏板轴(3)上。

8、根据权利要求5所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述踏板转角放大装置(5)包括侧板(5-1)、复位扭簧(5-2)和滚轮(5-3)，踏板(1)的下表面上还设有轴座(1-1)，传感器轴(1-2)支承在轴座(1-1)及壳体支承座(1-3)上且呈转动配合，两块侧板(5-1)的上端与传感器轴(1-2)装连，下端装有滚轮(5-3)，传感器轴(1-2)上套有复位扭簧(5-2)，复位扭簧(5-2)的两端分别抵靠在踏板(1)上和踏板转角放大装置(5)的销轴(5-3-1)上，所述底板(4)上设有导向面(4-1)和限位块(4-2)。

9、根据权利要求8所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述复位扭簧(5-2)由内、外扭簧(5-2-1、5-2-2)组成，内、外扭簧(5-2-1、5-2-2)之间装有外隔套(5-2-4)，内扭簧(5-2-1)与传感器轴(1-2)之间装有内隔套(5-2-3)。

10、根据权利要求1或2或3或4或6或7所述的非接触式电子油门踏板，其特征在于：所述线路板(2-9)上具有两行传感器焊接孔(2-9-1)，每三个传感器焊接孔(2-9-1)为一行，所述传感器(2-8)有两个，每个传感器(2-8)的三个引脚对应一行传感器焊接孔(2-9-1)，且两个传感器(2-8)的引脚分别安装在两行传感器焊接孔(2-9-1)内，传感器支架(2-7)的传感器定位孔(2-7-1)为矩形孔，两个传感器(2-8)贴合并垂直插入传感器支架(2-7)的传感器定位孔(2-7-1)中且插至孔底，线路板(2-9)与传感器支架(2-7)的另一个端面贴合。

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