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FELD DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wandler und insbesondere einen Winkelwandler für ein Kraftfahrzeug-Bremspedal.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Winkelwandler wurden weitgehend in verschiedenen industriellen Bereichen angewendet, z. B. zum Erfassen von Winkeländerungen eines Gaspedals, eines Bremspedals oder eines Kupplungspedals in einem Kraftfahrzeugsteuerungssystem.
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Im Stand der Technik gibt es zwei Arten von Sensoren zum Widergeben von Winkeländerungen einer Rotationsachse: einen Schieber-Rheostat-Typ-Winkelwandler, der elektrische Signale erzeugt, die mit Winkeln variieren; und einen berührungslosen Permanentmagnet-Linear-Versatzsensor (”permanent magnet linear displacement sensor”, PLCD). Jedoch kann keiner dieser beiden Arten von Sensoren an die Entwicklung neuer Produkte und neuer Technologien angepasst werden, und sie können nicht die Anforderungen von niedrigen Kosten, einer linearen Ausgabe, einem geringen Verschleiß und eine hohe Präzision erfüllen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um die oben beschriebenen technischen Probleme zu lösen, besteht eines der Ziele der vorliegenden Offenbarung darin, einen Hall-Winkel-Wandler zu schaffen, der durch niedrige Kosten, eine lineare Ausgabe, einen geringen Verschleiß und eine hohe Genauigkeit gekennzeichnet ist und der unterschiedliche Winkelanforderungen der Kunden erfüllen kann. Die bestimmte technische Lösung wird wie unten bereitgestellt:
ein Winkelwandler, der umfasst:
ein Gehäuse, das mit einem Aufnahmehohlraum versehen ist;
einen Rotor, der begrenzt ist, um sich innerhalb des Aufnahmehohlraums zu drehen, wobei ein Begrenzungsstift an einem Endabschnitt des Rotors vorgesehen ist;
magnetisches Mittel, das auf dem Rotor befestigt ist und sich innerhalb des Aufnahmehohlraums mit dem Rotor dreht;
ein elastisches Teil, das zwischen dem Rotor und dem Gehäuse angeordnet ist, um Elastizität bereitzustellen, um den Rotor wieder in die ursprüngliche Position zu bringen; und
Erfassungsmittel, das relativ zu dem Gehäuse fixiert ist, zum Erfassen einer Magnetfeldänderung, wenn das magnetische Mittel sich dreht und Erzeugen eines Winkelerfassungssignals zur Drehung des Rotors; wobei
der Aufnahmehohlraum eine Nut zur Bewegung umfasst, die angeordnet ist, um den Endabschnitt des Rotors aufzunehmen; und eine Begrenzungsnut angeordnet ist, um den Begrenzungsstift an dem Endabschnitt des Rotors aufzunehmen, um einen Rotationswinkel des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist eine Nutkante vorgesehen, die von einem Bodenabschnitt des Aufnahmehohlraums vorsteht; und
eine Stützfläche ist an einer inneren Seitenendfläche des Rotors vorgesehen, und eine obere Endfläche der Nutkante trägt die Stützfläche, um eine axiale Position des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist ein Begrenzungsblock vorgesehen, der von einem Bodenabschnitt des Aufnahmehohlraums vorsteht, und der Begrenzungsblock ist mit einer Begrenzungsfläche zur Begrenzung eines Drehbereichs des Rotors versehen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist der Begrenzungsblock ein C-förmiger Begrenzungsblock; und
eine radiale innere Seitenfläche des C-förmigen Begrenzungsblocks ist an einer äußeren Seitenfläche eines inneren Seitenendabschnitts des Rotors verschiebbar angebracht, um so eine radiale Position des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist ein Teil einer inneren Seitenfläche der Nutkante an den Begrenzungsstift des Rotors verschiebbar angebracht, um die radiale Position des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers weisen zwei seitliche Seiten des Begrenzungsstiftes eine Kontaktfläche auf;
wenn der innere Seitenendabschnitt des Rotors in die Nut für die Bewegung eingeführt wird, wird der Begrenzungsstift in die Begrenzungsnut eingeführt; und
die Begrenzungsfläche wird mit der Kontaktfläche des Begrenzungsstiftes versehen, um einen Rotationswinkelbereich des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers umfasst der Rotor eine Scheibe; und
ein Außendurchmesser der Scheibe ist identisch mit einem Innendurchmesser des Aufnahmehohlraums, und ein Außenumfang der Scheibe ist an einer Innenwand des Aufnahmehohlraums befestigt, um eine radiale Position des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist die Stützfläche an einer axialen Innenseite der Scheibe vorgesehen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist eine Schnappnut an einem peripheren Rand der Scheibe vorgesehen, und an beiden Seiten der Schnappnut ist jeweils eine Schnappverbindung vorgesehen, um einen an dem elastischen Teil vorgesehenen Schnapphaken einschnappen zu können; und
eine Kerbe ist an einer inneren Seitenkante des Aufnahmehohlraums vorgesehen, um einen feststehenden Bolzen, der an dem elastischen Teil angeordnet ist, zu befestigen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist das elastische Teil eine Torsionsfeder, wobei ein Ende der Torsionsfeder mit einem Positionierzapfen versehen ist, wobei das andere Ende davon mit dem Schnapphaken versehen ist;
Der Schnapphaken der Torsionsfeder auf der Schnappfunktion ist auf beiden Seiten der Schnappnut aufgesteckt; der feste Bolzen an dem anderen Ende der Torsionsfeder ist in der Kerbe eingefangen, so dass der Rotor in eine ursprüngliche Position entlang einer Drehmomentrichtung zurückdrehen kann, die durch die Torsionsfeder bereitgestellt wird.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist die Scheibe mit einer Vielzahl von Speichen an einer Seite eines äußeren Endes des Rotors versehen, wobei die Speichen eine Dicke und Festigkeit der Scheibe erhöhen, um dadurch eine Rotationsstabilität des Rotors zu erhöhen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist der elastische Teil eine Torsionsfeder;
ein ringförmiger Hohlraum zum Anordnen der Torsionsfeder ist zwischen einer Außenwand der Nutkante und einer Innenwand des Aufnahmehohlraums angeordnet.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist der innere Seitenendabschnitt des Rotors mit einer Aufnahmenut versehen ist, in der das magnetische Mittel angeordnet.
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Der Winkelwandler umfasst des Weiteren:
eine Kappe;
ein kreisförmiges Loch, das in einer Mitte der Kappe vorgesehen ist;
ein kreisförmiges Lagerteil, das an dem äußeren Ende des Rotors vorgesehen ist, wobei das Lagerteil in dem kreisförmigen Loch an der Kappe eingeschlossen ist.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist eine äußere Endfläche an einer Öffnung des Aufnahmehohlraums vorgesehen und stößt gegen die Kappe an;
eine untere Seite der Kappe erstreckt sich, um einen unteren Rand zu bilden, um gegen eine Stoßfläche an einer Außenseite des Rotors zu stoßen, um so eine axiale Position des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist das Erfassungsmittel eine Hall-Erfassungseinheit.
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Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, einen weiteren Winkelwandler vorzusehen, der aufweist:
ein Gehäuse, das mit einem Aufnahmehohlraum versehen ist;
einen Rotor, der begrenzt ist, um sich innerhalb des Aufnahmehohlraums zu drehen, wobei ein Begrenzungsstift an einem Endabschnitt des Rotors vorgesehen ist;
magnetisches Mittel, das auf dem Rotor befestigt ist und sich innerhalb des Aufnahmehohlraums mit dem Rotor dreht;
ein elastisches Teil, das zwischen dem Gehäuse und dem Rotor verbunden ist, um eine Elastizität bereitzustellen, um den Rotor wieder in die ursprüngliche Position zu drehen;
Erfassungsmittel, das an dem Gehäuse gesichert ist, zum Erfassen einer Magnetfeldänderung, wenn das magnetische Mittel sich dreht und zum Erzeugen eines Winkelerfassungssignals zur Drehung des Rotors; und
einen Begrenzungsblock, der von einem Bodenabschnitt des Aufnahmehohlraums vorsteht, wobei der Begrenzungsblock Begrenzungsflächen aufweist, um einen Drehbereich des Begrenzungsstiftes auf dem Rotor zu begrenzen.
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Der Winkelwandler ist dadurch gekennzeichnet, dass:
Die Positionen der Begrenzungsflächen an dem Begrenzungsblock einer Drehrichtung des Rotors, einem Startpunktwinkel θ, einem maximal zulässigen Drehwinkel α und einem eingeschlossenen Winkel des Begrenzungsstiftes auf dem Rotor entsprechen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist eine der Begrenzungsflächen an dem Begrenzungsblock als Startpunkt des Rotors vorgesehen, wobei der Positionswinkel θ des Startpunktes ist θ = β – α/2; und der Öffnungswinkel σ zwischen den Begrenzungsflächen ist: σ = γ – α.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers:
wenn der Winkelwandler arbeitet, dreht sich der Rotor gegen den Uhrzeigersinn relativ zum Gehäuse.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist eine Nutkante vorgesehen, die von einem Bodenabschnitt des Aufnahmehohlraums vorsteht; und
eine Stützfläche ist an einer inneren Seitenendfläche des Rotors vorgesehen, und eine obere Endfläche der Nutkante trägt die Stützfläche, um eine axiale Position des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers umfasst der Rotor eine Scheibe; und
ein Außendurchmesser der Scheibe ist identisch mit einem Innendurchmesser des Aufnahmehohlraums, und ein Außenumfang der Scheibe ist an einer Innenwand des Aufnahmehohlraums befestigt, wodurch eine radiale Position des Rotors zu begrenzt wird.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist die Stützfläche an einer axialen Innenseite der Scheibe vorgesehen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist eine Schnappnut an einem peripheren Rand der Scheibe vorgesehen, und an beiden Seiten der Schnappnut ist jeweils eine Schnappverbindung vorgesehen, um einen an dem elastischen Teil vorgesehenen Schnapphaken einschnappen zu können; und
eine Kerbe ist an einer inneren Seitenkante des Aufnahmehohlraums vorgesehen, um einen feststehenden Bolzen, der an dem elastischen Teil angeordnet ist, zu befestigen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist das elastische Teil eine Torsionsfeder, wobei ein Ende der Torsionsfeder mit einem Positionierzapfen versehen ist, wobei das andere Ende davon mit dem Schnapphaken versehen ist;
Der Schnapphaken der Torsionsfeder auf der Schnappfunktion Ist auf beiden Seiten der Schnappnut aufgesteckt; der feste Bolzen an dem anderen Ende der Torsionsfeder ist in der Kerbe eingefangen, so dass der Rotor in eine ursprüngliche Position entlang einer Drehmomentrichtung zurückdrehen kann, die durch die Torsionsfeder bereitgestellt wird.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist die Scheibe mit einer Vielzahl von Speichen an einer Seite eines äußeren Endes des Rotors versehen, wobei die Speichen eine Dicke und Festigkeit der Scheibe erhöhen, um eine Rotationsstabilität des Rotors zu erhöhen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist der elastische Teil eine Torsionsfeder;
ein ringförmiger Hohlraum zum Anordnen der Torsionsfeder ist zwischen einer Außenwand der Nutkante und einer Innenwand des Aufnahmehohlraums angeordnet.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist der innere Seitenendabschnitt des Rotors mit einer Aufnahmenut versehen ist, in der das magnetische Mittel angeordnet.
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Der Winkelwandler umfasst des Weiteren:
eine Kappe;
ein kreisförmiges Loch, das in einer Mitte der Kappe vorgesehen
ein kreisförmiges Lagerteil, das an dem äußeren Ende des Rotors vorgesehen ist, wobei das Lagerteil in dem kreisförmigen Loch an der Kappe eingeschlossen ist.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist eine äußere Endfläche an einer Öffnung des Aufnahmehohlraums vorgesehen und stößt gegen die Kappe an;
eine untere Seite der Kappe erstreckt sich, um einen unteren Rand zu bilden, um gegen eine Stoßfläche an einer Außenseite des Rotors zu stoßen, um so eine axiale Position des Rotors zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform des Winkelwandlers ist das Erfassungsmittel eine Hall-Erfassungseinheit.
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Der Winkelwandler der vorliegenden Offenbarung verwendet eine Hall-Sensoreinheit als ein Sensorelement, um Magnetfeldänderungen des magnetischen Mittels zu erfassen, das sich mit dem Rotor drehen; mit einer Begrenzungsnut, die an einem inneren Bodenabschnitt des Aufnahmehohlraums angeordnet ist, ist der Rotationswinkel des Rotors begrenzt; durch Ändern der Ausrichtung und des Winkels der Begrenzungsnut können unterschiedliche Anforderungen der Kunden an Rotationswinkel erfüllt werden; und durch die Konstruktion eines Rotors mit shuttle-förmigen mehrschichtigen Kontaktflächen dreht sich der Rotor stabil und das Ausgangssignal wird linear und präzise.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist ein schematisches Diagramm einer vorderen Struktur eines Winkelwandlers der vorliegenden Offenbarung;
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1B ist ein schematisches Diagramm einer hinteren Struktur eines Winkelwandlers der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist ein Strukturdiagramm eines Aufnahmehohlraums der vorliegenden Offenbarung;
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3A ist ein Strukturdiagramm einer Seite eines inneren Seitenendabschnitts eines Rotors der vorliegenden Offenbarung;
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3B ist ein Strukturdiagramm einer Seite eines äußeren Seitenendabschnitts eines Rotors der vorliegenden Offenbarung;
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4 ist ein Strukturdiagramm einer Torsionsfeder der vorliegenden Offenbarung;
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5 ist eine strukturelle Explosionsansicht eines Winkelwandlers der vorliegenden Offenbarung;
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6A–6C sind schematische Diagramme, die einen Zusammenbauvorgang eines Winkelwandlers zeigen;
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7A–7B sind Strukturdiagramme einer Ausführungsform eines Winkelwandlers.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen als Bestandteil der Beschreibung beschrieben. Es ist anzumerken, dass, obwohl Begriffe, die Richtungen angeben (wie ”vorne”, ”hinten”, ”oben”, ”unten”, ”links” und ”rechts”), hierin verwendet werden, um verschiedene beispielhafte strukturelle Teile und Elemente der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben, diese Begriffe nur zur Erleichterung der Darstellung sind, die auf der Grundlage der in den Zeichnungen gezeigten beispielhaften Orientierungen bestimmt werden. Da die in der vorliegenden Offenbarung offenbarten Ausführungsformen auf der Grundlage verschiedener Richtungen angeordnet werden können, werden diese Richtungsbegriffe nur zur Veranschaulichung verwendet und sollten nicht als einschränkend angesehen werden. In möglichen Fällen bezeichnen gleiche oder ähnliche Bezugszeichen die gleichen Komponenten.
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1A ist ein schematisches Diagramm einer vorderen Struktur eines Winkelwandlers der vorliegenden Offenbarung; und 1B ist ein schematisches Diagramm einer hinteren Struktur eines Winkelwandlers der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 1A gezeigt ist, umfasst eine Struktur des Winkelwandlers 100 hauptsächlich ein Gehäuse 101 aus Kunststoff (oder einem anderen Material), einen in dem Gehäuse aufgenommenen Rotor 102 und eine Kappe 503. Das Gehäuse 101 wird mit einem Aufnahmehohlraum 201 zu einer Seite geöffnet (siehe 2). Der Rotor 102 wird in den Aufnahmehohlraum 201 eingeführt und durch die Kappe 503 (in 1A nicht gezeigt, aber in 5 gezeigt) in dem Aufnahmehohlraum 201 versiegelt und gedrückt, um sich darin zu drehen. Eine Mitte des äußeren Endes des Rotors 102 ist mit einem Einführloch 107 versehen, das mit einer Rotationsachse eines Gaspedals (oder eines Bremspedals, eines Kupplungspedals) verbunden ist. Der Rotationswinkel des Gaspedals ist genau der Rotationswinkel des Rotors 102.
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In 1B ist an der anderen Seite des Gehäuses 101 eine PCBA-Platine in dem Gehäuse durch Gule (”gule”) 106 (siehe 5) abgedichtet und gedrückt, und ein Hall-Sensor-Chip (siehe 5) ist auf der PCBA-Platine vorgesehen. Muttern-Sicherungslöcher 104, 108 sind an beiden Seiten des Gehäuses 101 vorgesehen. Das Gehäuse 101 ist an einer Fahrzeugkarosserie durch einen Bolzen (oder andere Mittel) befestigt, der durch die Muttern-Sicherungslöcher 104, 108 hindurchgreift. Wie gezeigt in den 6B, 6C und 7A definieren zentrale Punkte dieser beiden Muttern-Sicherungslöcher 104, 108 eine Rotationswinkel-Bezugslinie zum direkten oder indirekten Bestimmen eines Startpunktwinkels θ und eines maximal zulässigen Rotationswinkels α0 des Rotors 102 des Winkelwandlers (siehe 6B).
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2 ist ein Strukturdiagramm eines Aufnahmehohlraums der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird ein Gehäuse 101 mit einem Aufnahmehohlraum 201 zu einer Seite hin geöffnet, um einen Rotor 102 aufzunehmen. In dem in der Figur gezeigten Beispiel hat der Aufnahmehohlraum 201 eine zylindrische Form. Ein unterer Abschnitt des Aufnahmehohlraums 201 ist mit einer Nut für eine Bewegung 202 mit einem etwas kleineren Innendurchmesser versehen, und die Nut für die Bewegung 202 hat eine vorstehende Nutkante 207, wodurch eine ringförmige Nut gebildet wird, wobei eine obere Endfläche der ringförmigen Nut eine Stützfläche 303 des Rotors 102 (siehe 3A) trägt, um die axiale Position des Rotors 102 zu erreichen.
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Ein Begrenzungsblock 205 ist an einer Innenseite der Nut für die Bewegung 202 vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hat der Begrenzungsblock 205 eine ”C”-Form (die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen ”C”-förmigen Begrenzungsblock beschränkt), eine radiale innere Seitenfläche des Begrenzungsblocks 205 Ist mit einem inneren Seitenendabschnitt des Rotors 102 (d. h. einer Nutkanten-Außenseite einer Aufnahmenut 307) spielraumeingepasst (”clearance-fitted”), um eine radiale Position des Rotors 102 zu begrenzen. Ein Teil der inneren Seitenfläche der Nutkante 207 der Nut für die Bewegung 202 ist mit einem Begrenzungsstift 302 des Rotors 102 versehen, um die Begrenzung der radialen Position des Rotors 102 zu erleichtern.
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Eine Begrenzungsfläche (205.1, 205.2) ist an zwei Endabschnitten des Begrenzungsblocks 205 vorgesehen; eine Begrenzungsnut 203 ist zwischen den beiden Begrenzungsflächen (205.1, 205.2) ausgebildet, um mit dem an dem inneren Seitenendabschnitt des Rotors 102 angeordneten Begrenzungsstift 302 zusammen zu passen, um einen Rotationswinkelbereich des Rotors 102 zu begrenzen.
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Eine äußere Endfläche 209 der ringförmigen Wand des Aufnahmehohlraums ist mit der Kappe 503 versehen. Ein unterer Rand 515 (siehe 5) ist an der Kappe 503 vorgesehen, um mit einer ringförmigen Stoßfläche 311 an einer Außenseite des Rotors 102 zusammenzupassen, wodurch eine axiale Position des Rotors 102 begrenzt wird.
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Ein ringförmiger Hohlraum 210 zwischen einer ringförmigen Innenwand des Aufnahmehohlraums 201 und einer Außenwand der Nut für die Bewegung 202 ist angeordnet, um eine Torsionsfeder 400 (siehe 6A) anzuordnen. Eine Kerbe 204 ist an einer inneren Seitenkante des Aufnahmehohlraums 201 vorgesehen, um einen Befestigungszapfen 401 (siehe 4) an einem Ende der Torsionsfeder 400 zu fangen.
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3A ist ein Strukturdiagramm einer Seite eines inneren Seitenendabschnitts eines Rotors der vorliegenden Offenbarung.
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3A zeigt eine innere Endseite des Rotors 102, der in den Aufnahmehohlraum 201 eingesetzt ist; und 3B zeigt eine äußere Endseite des Rotors 102, nachdem der Rotor in den Aufnahmehohlraum 201 eingeführt worden ist. Aus diesen beiden Figuren ist ersichtlich, dass der Rotor 102 als Ganzes eine Shuttle-Form annimmt, die in zwei Enden kleiner ist, während sie in der Mitte entlang einer axialen Richtung größer ist und eine laminierte, mehrschichtige, überlappende Konfiguration bildet. Der Rotor 102 mit einer solchen Form und Konfiguration rotiert stabil.
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Aus der inneren Endseite von 3A ist ersichtlich, dass eine radiale Außenseite des inneren Seitenendabschnitts 301 des Rotors 102 mit einem Begrenzungsstift 302 versehen ist, wobei zwei seitliche Seiten des Begrenzungsstiftes 302 mit Kontaktflächen 302.1 und 302.2 vorgesehen sind. Wenn der Rotor 102 bis zu einem Bodenabschnitt des Aufnahmehohlraums 201 eingeführt wird, wird der innere Seitenendabschnitt 301 des Rotors 102 in die Nut für die Bewegung 202 eingeführt und der Begrenzungsstift 302 wird in die Begrenzungsnut 203 eingeführt. Wenn sich der Rotor 102 aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Kontaktflächen 302.1 und 302.2 und den Begrenzungsflächen 205.1 und 205.2 dreht, kann sich der Rotor 102 nur innerhalb eines von den Begrenzungsflächen 205.1 und 205.2 begrenzten Winkelbereichs drehen. Durch Ändern der Ausrichtung der Begrenzungsnut 203 und/oder des Abstandes zwischen den Begrenzungsflächen 205.1 und 205.2 kann der Rotationswinkelbereich des Rotors 102 verändert werden.
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Eine Stirnfläche des inneren Seitenendabschnitts 301 des Rotors 102 ist mit einer Aufnahmenut 307 versehen, in deren Innerem die magnetischen Mittel 508 (in 5 gezeigt) aufgenommen sind. Die magnetischen Mittel 508 drehen sich innerhalb des Aufnahmehohlraums 201 mit dem Rotor 103.
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Eine Stützfläche 303 ist angrenzend an den inneren Seitenendabschnitt 301 des Rotors 102 und den Begrenzungsstift 302 vorgesehen; die Stützfläche 303 ist mit der Nutkante 207 der Nut für die Bewegung 202 in Kontakt, so dass eine axiale Position des Rotors begrenzt werden kann. Da die Nutkante der Nut für die Bewegung 202 eine relativ schmale Breite aufweist, ist die Kontaktfläche zwischen der Stützfläche 303 und der Nut für die Bewegung 202 ebenfalls relativ klein, was die Verringerung der Reibung zwischen dem Rotor 102 und dem Bodenabschnitt des Aufnahmehohlraum 201 erleichtert, so dass sich der Rotor 102 reibungsloser dreht.
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Eine Schichtkonfiguration unterhalb der Stützfläche 303 ist eine Scheibe 304. Ein Außendurchmesser der Scheibe 304 ist identisch mit dem Innendurchmesser des Aufnahmehohlraums 201, so dass der Rotor 102 gerade in den Aufnahmehohlraum 201 eingebettet ist, wodurch die radiale Position und die Schüttelamplitude des Rotors 102 bei seiner Drehung begrenzt wird. Auf diese Weise ist der Rotor 102 stabil innerhalb des Aufnahmehohlraums 201 ohne Schütteln während der Drehung angeordnet, und ein Sensor kann Signale mit einem guten linearen Zustand stabil ausgeben.
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Ein Außenumfang der Scheibe 304 ist mit einer Schnappnut 305 versehen; Eine Schnappfunktion 305.1 oder 305.2 ist jeweils an beiden Seiten der Schnappnut 305 vorgesehen. Ein Ende der Torsionsfeder 400 ist mit einem Positionierzapfen 401 (siehe 4) versehen, der auf eine Kerbe 204 aufgesteckt ist, die an einer inneren Seitenkante des Aufnahmehohlraums 201 angeordnet ist, wobei das andere Ende der Torsionsfeder 400 einen hakenförmigen Schnapphaken 402 ist, der an der Schnappfunktion 305.1 oder 305.2 eingehakt ist. Nachdem der Rotor 102 einen bestimmten Winkel rotiert, liefert die Torsionsfeder 400 eine Torsionskraft, die den Rotor wieder in die ursprüngliche Position dreht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Schnappfunktion 305.1 oder 305.2 an zwei Seiten der Schnappnut 305 mit der entsprechend ausgebildeten Torsionsfeder 400 versehen sein, um eine Torsionskraft zu schaffen, um den Rotor wieder in die Originalposition in zwei Richtungen zu drehen: Im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn.
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3A ist ein Strukturdiagramm einer Seite eines äußeren Seitenendabschnitts eines Rotors der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 3B gezeigt, ist eine äußere Endseite des Rotors 102 mit einer ringförmigen Stützfläche 308 außerhalb der Scheibe 304 versehen; die ringförmige Stützfläche 308 ist mit einer Vielzahl von Speichen 312 versehen. Die Speichen 312 können die Dicke und Festigkeit der Scheibe 304 erhöhen, um eine Auslenkung zu verhindern, wenn sich der Rotor 102 dreht. Ein unterer Abschnitt der Kappe 503 (siehe 5) hat eine ringförmige Struktur, die mit der ringförmigen Stützfläche 308 außerhalb des Rotors 102 zusammenwirkt, wodurch eine axiale Begrenzung des Rotors 102 vervollständigt wird, so dass sich der Rotor 102 stabiler in dem Aufnahmehohlraum 301 dreht, wodurch die Anforderung einer hochpräzisen Signalausgabe erfüllt wird.
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Eine Mitte des äußeren Endes des Rotors 102 ist mit einem Einführloch 107 versehen, das mit einer Rotationswelle des Gaspedals (oder Bremspedals oder Kupplungspedals) verbunden ist, um den Rotor 102 anzutreiben, um sich zu drehen, wenn sich die Rotationswelle des Fahrpedals dreht. Eine Außenwand des Einführlochs 107 ist ein kreisförmiges Lagerteil 311.
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4 ist ein Strukturdiagramm einer Torsionsfeder der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist ein Ende einer Torsionsfeder 400 mit einem Positionierzapfen 401 versehen, der auf eine Kerbe 204 aufgesteckt ist, die an einer Seitenwand des Aufnahmehohlraums 201 angeordnet ist. Das andere Ende der Torsionsfeder 400 ist ein hakenförmiger Schnapphaken 402, der an der Schnappverbindung 305.1 oder 305.2 an beiden Seiten der Schnappnut 305 der Scheibe 304 einschnappt.
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Es versteht sich, dass die strukturelle Konfiguration der Torsionsfeder 400, die in 4 gezeigt ist, dem Rotor mit einer bestimmten Rotationsrichtung entspricht. Wenn die Rotationsrichtung des Rotors 102 umgekehrt konfiguriert ist, sind die Umgebungsrichtung der Torsionsfeder 400 und die Ausrichtung des Schnapphakens 402 entsprechend umgekehrt so konfiguriert, dass sie mit dem anderen der Schnappfunktionen 305.1 und 305,2 an zwei Seiten der Schnappnut 305 des Rotors 102 passen.
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5 ist eine strukturelle Explosionsansicht eines Winkelwandlers der vorliegenden Offenbarung.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst der Winkelwandler sequentiell von unten nach oben eine PCBA-Platine 502 und einen Hall-Chip 507 auf der PCBA-Platine 502, ein Gehäuse 101, eine Torsionsfeder 400, magnetische Mittel 508, einen Rotor 102 und eine Kappe 503. Eine Mitte der Kappe 503 ist mit einem kreisförmigen Loch 513 versehen und eine untere Seite der Kappe 503 erstreckt sich, um einen kreisförmigen unteren Rand 515 zu bilden. Das kreisförmige Loch 513 ist zur Aufnahme eines Lagerteils 311 des Rotors 102 angeordnet.
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Hierbei ist der Hall-Chip 507 auf der PCBA-Platine 502 angeordnet und an einer Seite des Gehäuses 101 mittels eines Klebers 501 oder eines anderen Einkapselungselements eingekapselt. Die Kappe 103 ist zum Einkapseln des Rotors 102, der Torsionsfeder 400 und der magnetischen Mittel 508 in den Aufnahmehohlraum 201 des Gehäuses 101 angeordnet.
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Der Hall-Chip 507 erfasst ein Magnetfeldsignal, das die Bewegung des magnetischen Mittels 508 anzeigt. Die Positionsauslenkung, die seitliche Verschiebung oder die instabile Rotation des magnetischen Mittels 508 führen zu unregelmäßigen Änderungen des Magnetfeldes, und die Bewegungssignale, die von dem Hall-Chip 507 erfasst werden, sind instabil; die vorliegende Offenbarung verwendet verschiedene Strukturen, um die radiale, axiale und drehbare Positionen des Rotors 102 zu begrenzen, mit dem Ziel, die Rotations- und Positionsstabilität des Rotors 102 zu verbessern, so dass die durch das magnetische Mittel 508 erzeugten Magnetfeldsignale stabil sind, und die von den Erfassungsmitteln erfassten Signale werden präzise und linear ausgegeben.
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6A–6C sind schematische Diagramme, die einen Zusammenbauvorgang eines Winkelwandlers zeigen.
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Wie in 6A gezeigt ist, wird beim Zusammenbau eines Winkelwandlers 100 eine Torsionsfeder 400 zuerst in einen ringförmigen Hohlraum 210 innerhalb eines Aufnahmehohlraums 201 angeordnet; ein Positionierzapfen 401 der Torsionsfeder 400 wird auf eine Kerbe 204 aufgesteckt, die an einer Seitenwand des Aufnahmehohlraums 201 angeordnet ist.
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Wie in 6B gezeigt, wird ein Rotor 102 in den Aufnahmehohlraum 201 eingeführt; ein Schnapphaken 402 an dem anderen Ende der Torsionsfeder 400 wird auf die Schnappfunktion 305.1 der Schnappnut 305 der Scheibe 304 des Rotors 102 aufgesteckt. Wenn die Torsionsfeder 400 in einem freien Zustand ist, ist der Winkel des Rotors 102 δ.
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Wie in 6C gezeigt, wird der Rotor 102 gegen den Uhrzeigersinn auf einen vorbestimmten Anfangswinkel θ gedreht; an diesem Punkt dreht sich die Torsionsfeder 400 gegen den Uhrzeigersinn um einen Winkel δ – θ aus dem freien Zustand in 6B, was eine Vorspannkraft bereitstellt, die den Rotor 102 antreiben kann, um sich im Uhrzeigersinn zu drehen.
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7A–7B sind Strukturdiagramme eines Beispiels eines Winkelwandlers.
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Da praktische Anwendungen (z. B. unterschiedliche Fahrzeugtypen, unterschiedliche Pedaltypen) von Wandlern unterschiedliche Anforderungen haben, kann ein herkömmlicher Wandler nicht an die Anforderungen für unterschiedliche Drehwinkel in so vielen Einsatzumgebungen angepasst werden. Die vorliegende Offenbarung stellt einen Winkelwandler 100 bereit, der in geeigneter Weise unterschiedliche Rotationsanforderungen erfüllen kann, z. B. Gebrauchsanforderungen, wie beispielsweise eine Größe des Drehwinkels, eine Start/End-Position der Drehung usw. Beispielsweise kann ein maximaler Drehwinkel des Rotors 102, wenn der Winkelwandler 100 arbeitet, kooperativ durch eine Größe des geöffneten Winkels der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblocks 205 (d. h. des eingeschlossenen Winkels zwischen den beiden Begrenzungsflächen 205.1, 205.2) und dem eingeschlossenen Winkel des Begrenzungsstiftes 302 bestimmt werden. Beispielsweise kann die Drehstart-/Endposition des Winkelwandlers 100 durch die Positionen und Winkel der beiden Endabschnitt-Begrenzungsflächen 205.1 und 205.2 der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblocks 205 bestimmt werden.
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In dem Winkelwandler 100, der gezeigt ist in den 7A und 7B, zeigt γ einen geöffneten Winkel der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblocks 205 in dem Gehäuse 101 und β zeigt einen Winkel zwischen dem Drehstart-/Endpunkt der Begrenzungsnut 203 und/oder dem Begrenzungsblock 205 an. In einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung benötigt der Winkelwandler 100 im Gebrauch, dass sein Rotor 102 mit einem gemessenen Gegenstand gegen den Uhrzeigersinn dreht; der Startpunktwinkel θ = 7°; eine gerade Linie, die durch zentrale Punkte von zwei Muttern-Sicherungslöchern 104, 108 auf dem Winkelwandler bestimmt wird, ist eine Winkelreferenzlinie. Der maximal zulässige Drehwinkel α des verwendeten Winkelmessers = 120°. Zusätzlich ist der eingeschlossene Winkel α des Begrenzungsstiftes 302 am Rotor 102 = 30°. Dann sind der entsprechende Startwinkel β und Öffnungswinkel γ der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblocks 205 innerhalb des Winkelwandlergehäuses 101: β = θ + α/2 = 7° + 30°/2 = 22°; γ = σ + α = 30° + 120° = 150° wobei der Startwinkel β der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblock 205 auch die gerade Linie nimmt, die durch zentrale Punkte von zwei Muttern-Sicherungslochern 104, 108 auf dem Winkelwandler als Winkelreferenzlinie bestimmt wird. Daher bestimmen die Winkelgrößen von β und γ die Winkel des Startbegrenzungspunktes und des Endbegrenzungspunktes der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblocks 205.
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Gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist es im praktischen Gebrauch erforderlich, dass sich der Rotor des Winkelwandlers 100 gegen den Uhrzeigersinn mit dem Messobjekt dreht, wobei der Startpunktwinkel θ = 10°, der maximal zulässige Drehwinkel α = 60° und der eingeschlossene Winkel α des Begrenzungsstiftes 302 am Rotor 102 = 30°. Dann sind der entsprechende Startwinkel β und Öffnungswinkel γ der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblocks 205 innerhalb des Winkelwandlergehäuses 101: β = θ + α/2 = 10° + 30°/2 = 25°; γ = σ + α = 30° + 60° = 90°
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Daher werden für den Winkelwandler 100 der vorliegenden Offenbarung einige definitive entsprechende Beziehungen zwischen der Struktur und der Position der Begrenzungsnut 203 und/oder dem Begrenzungsblock 205 in dem Gehäuse 101, der Drehrichtung des Rotors 102, dem Startpunktwinkel θ dem maximal zulässigen Drehwinkel α und dem eingeschlossenen Winkel α der Begrenzungsnut 302 auf dem Rotor 102 eingeführt.
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Mit der Start- oder Endpunktposition oder Öffnungswinkelgröße der Begrenzungsnut 203 und/oder des Begrenzungsblocks 205 in dem Gehäuse 101 des Winkelwandlers 100 der vorliegenden Offenbarung sowie des eingeschlossenen Winkels α des Begrenzungspunktes 302 des Rotors 102 können die Anforderungen an unterschiedliche Winkelwandler an die Drehrichtungen, Startpunktwinkel θ und maximal zulässigen Drehwinkel α des Rotors 102 erfüllt sein. Durch entsprechende Strukturen jeweiliger Elemente sowie deren gegenseitig passende Anordnung kann der Winkelwandler 100 der vorliegenden Offenbarung an eine Vielzahl von Einsatzumgebungen angepasst werden und hat somit eine starke Anpassungsfähigkeit.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung oben mit Bezug auf die in den Zeichnungen gezeigten bevorzugten Ausführungsformen offenbart worden ist, sollte verstanden werden, dass das einfache heterogene Materialverbindungsverfahren der vorliegenden Offenbarung viele Variationen aufweisen kann, ohne vom Geiste, dem Umfang und dem Hintergrund abzuweichen, die in der vorliegenden Offenbarung gelehrt werden. Die Fachleute auf dem Gebiet werden auch erkennen, dass die Parameter in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Modi variiert werden können, während alle derartigen unterschiedlichen Parameter in den Geiste und Umfang der vorliegenden Offenbarung und der Ansprüche fallen.
