CN201354010Y - 踏板角位移变送器的汽车加速器踏板 - Google Patents
踏板角位移变送器的汽车加速器踏板 Download PDFInfo
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Abstract
踏板角位移变送器的汽车加速器踏板。涉及一种汽车部件，尤其是一种电喷式汽车上使用的带有非接触式踏板角位移变送器的汽车加速器踏板。提供一种利用非接触式测量转动角位移原理设计，在恶劣环境下能将机械变化量准确地通过电子数据反映，且角度变化反应更为灵敏的踏板角位移变送器的汽车加速器踏板。包括脚踏板、底板，脚踏板与底板通过设置在两者根部的弹性复位铰接机构相连，在脚踏板与底座的中部还设有踏板角度放大机构和检测脚踏板相对于底板的及时角度变化量的电磁感应装置。本实用新型结构简单、体积小、安装方便。可提高汽车电喷装置的灵敏度，使驾驶更为平衡，具有明显的节油效果，且工作安全可靠，寿命长。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种汽车部件，尤其是一种电喷式汽车上使用的带有非接触式踏板角位移变送器的汽车加速器踏板。
背景技术
目前，转动角位移的检测广泛地应用于工业部门。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+85℃的工作条件下工作，工作寿命至少需达到动作1000万以上，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均采用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，环境湿度的变化会造成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。而将非接触式角位移传感器运用到汽车加速中，其最大的问题是由于踏板的转角较小，其测量精度无法满足使用要求，因此，据申请人所知，国内目前沿未见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的相关产品或报道问世。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种利用非接触式测量转动角位移原理设计，在恶劣环境下能将机械变化量准确地通过电子数据反映，且角度变化反应更为灵敏的踏板角位移变送器的汽车加速器踏板。
本实用新型的技术方案是：包括脚踏板、底板，脚踏板与底板通过设置在两者根部的弹性复位铰接机构相连，在脚踏板与底座的中部还设有踏板角度放大机构和检测脚踏板相对于底板的及时角度变化量的电磁感应装置。
所述的踏板角度放大机构包括相互连接的油门轴、挡板一、挡板二、滚轮、复位弹簧一、复位弹簧二以及连接件，底板上对应所述滚轮设有滚轮道；所述的电磁感应装置包括磁体、永磁体、电子盒、电路板、可编程霍尔元件；电磁感应装置设置在挡板一的外侧，磁体、永磁体固定连接在油门轴朝向电子盒的外端，构成一个对应电子盒的孔腔，所述的可编程霍尔元件固定连接在电子盒上，并伸入所述的孔腔中。
本实用新型可将踏板角度的转动角位移经机械装置将旋转角度范围扩大，并转换为旋转磁场，然后根据不同角度位置磁场强度的大小不同，通过磁场磁通量到电压信号的转换传感器(可编程霍尔元件)，非接触测量该转换磁场的大小，传感器输出信号再经电子电路处理和放大后，输出满足汽车引擎控制单元(即ECU或电喷装置)所需的信号电压，实现对汽车喷油量的调节。本实用新型的有益效果是：1、通过机械式角位移放大位置，成功地将踏板的小角度位移进行放大到满足测量精度要求的值，解决了非接触式角位移传感器在汽车加速中的运用，可为电喷装置提供满足要求的电压信号。2、非接触式传感器不存在磨损，使用寿命远远高于现有技术。3、结构简单、体积小、安装方便。4、可提高汽车电喷装置的灵敏度，使驾驶更为平衡，具有明显的节油效果，且工作安全可靠，寿命长。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图中1踏板，2是卡簧，3是长轴套一，4是踏板复位弹簧，5是长轴套二，6是长轴，7是卡簧一，8是垫圈一，9是垫片，10是垫圈二，11是套，12是油门轴，13是磁体，14是永磁体，15是电子盒，16是可编程霍尔元件，17是电路板，18是电子盒盖，19是螺钉，20是底板，21是挡板一，22是复位弹簧一，23是复位弹簧套一，24是复位弹簧二，25是复位弹簧套二，26是挡板二，27是滚轮，28是铆钉轴。
图2是本实用新型工作状态参考图
具体实施方式
本实用新型如图1、2所示，包括脚踏板1、底板20，脚踏板1与底板20通过设置在两者根部的弹性复位铰接机构相连，在脚踏板1与底座20的中部还设有踏板角度放大机构和检测脚踏板相对于底板的及时角度变化量的电磁感应装置。
踏板角度放大机构包括相互连接的油门轴12、挡板一21、挡板二26、滚轮27、复位弹簧一22、复位弹簧二24以及连接件，底板20上对应滚轮27设有滚轮道；电磁感应装置包括磁体13、永磁体14、电子盒15、电路板17、可编程霍尔元件16；电磁感应装置设置在挡板一21的外侧，磁体13、永磁体14固定连接在油门轴12朝向电子盒15的外端，构成一个对应电子盒15的孔腔，可编程霍尔元件16固定连接在电子盒15上，并伸入孔腔中。
下面对照图1进一步说明本实用新型：
首先，是机械动作部分。踏板1和底板20通过卡簧2、长轴套一3、踏板复位弹簧4、长轴套二5、长轴6连接。踏板1和底板20的下端均套装在长轴6上，踏板弹簧4套装在长轴套一3上，踏板弹簧4的两端分别与踏板1和踏板20相抵。油门轴12通过卡簧一7、垫圈一8、垫片9、垫圈二10、套11可转动地连接在踏板1的一侧上。油门轴12伸出踏板1的一端与安装在踏板另一侧面的电磁感应装置相对应。
与油门轴12设为一体的踏板转角放大机构包括挡板一21、复位弹簧一22、复位弹簧套一23、复位弹簧二24、复位弹簧套二25、挡板二26、滚轮27、铆钉轴28。挡板一21、挡板二26的一端均安装在油门轴12上并与油门轴12同步转动，挡板一21、挡板二26的另一端通过铆钉轴28相连，滚轮27安装在铆钉轴28上，在铆钉轴28上，滚轮27的两侧套装有复位弹簧一22、复位弹簧二24，为保证复位弹簧工作的稳定性，在两复位弹簧外还设置了复位弹簧套一23、复位弹簧套二25。滚轮27与底板20上的滚轮道相对应。
在如图2所示的使用状态，踏板1绕长轴6的转角为18±2°，相应地挡板一21、挡板二26带动油门轴12转动的角度a1-a2＝56±2°。通过对机械动作的放大，大大提高了信号采集的精度。
其次，是电磁感应装置部分。电磁感应装置安装在踏板另一侧面，位于挡板一21的外侧。它包括磁体13、永磁体14、电子盒15、电路板17、可编程霍尔元件16；其中磁体13、永磁体14固定连接在油门轴12朝向电子盒15的外端，磁体13、永磁体14具有一个对应电子盒15的孔腔，可编程霍尔元件16固定连接在电子盒15上，并伸入孔腔中。当磁体13、永磁体14随同油门轴12一起转动时，不转动的可编程霍尔元件16可采集到磁通量的变化。
最后说明本实用新型的主要工作原理，它是采用可编程霍尔传感器非接触地把汽车加速器踏板动作时的角位移转换为0.375V～4.2V的电压信号输出，以满足汽车引擎控制单元(ECU)所需的电喷控制信号电压。它包括以下各项内容：
A、汽车加速器踏板的动作范围约在0°～19°左右，为了增加转换为旋转磁场的动态范围，通过机械的办法可把0°～19°的角位移扩大到约0°～60°的旋转角度。
B、此放大的角度旋转通过油门轴12带动导磁体13和永磁体14跟随油门轴12一起旋转，以产生一垂直与可编程霍尔元件16的左，右方向旋转磁场。
C、在此旋转磁场平面的旋转范围内对可编程霍尔元件16编程，此感应磁场将随着永久磁体的旋转而改变大小和正负极性。
D、使用霍尔元件将此随永久磁体转动而改变大小和方向的磁场强度转变为电压信号输出。若所选择的磁场强度变化范围落在霍尔元件的线性工作区，则所转换的电压信号将与旋转磁场的角度成线性关系。
E、霍尔元件的输出信号经电路调整，即可产生满足引擎控制单元(ECU)电喷输入信号要求的输出电压信号。
F、电路必须满足低功耗，大动态范围及抗电源干扰信号的要求。电路板的制作同时应需满足安装在极其有限体积内的要求。
G、由于ECU(引擎控制单元)要求加速器踏板动作时同时两路独立的但信号的同步度要求为±0.05V使用两个独立的霍尔元件处理电路，以满足ECU的要求。
可编程霍尔器件16首先采集初始磁场的电压信号，输出如2.5伏的电压(基于所加的工作电压为5伏)，随着磁场的增强输出电压升高，直到可编程霍尔器件进入上钳位区；对反方向的磁场霍尔器件将输出小于2.5伏的电压，随着反方向的磁场增大，霍尔器件的输出电压下降至进入上钳位区。霍尔器件的输出信号经由滤波电路输出至ECU。级对电信号的指示处理使输出信号的电平符合ECU对加速器踏板输出信号电平的要求。由于ECU(引擎控制单元)需要输入两路模拟电平信号，因此实际电路有两个传感器和两路电压处理电路。
Claims (2)
1、踏板角位移变送器的汽车加速器踏板，包括脚踏板、底板，脚踏板与底板通过设置在两者根部的弹性复位铰接机构相连，其特征在于，在脚踏板与底座的中部还设有踏板角度放大机构和检测脚踏板相对于底板的及时角度变化量的电磁感应装置。
2、根据权利要求1所述的踏板角位移变送器的汽车加速器踏板，其特征在于，所述的踏板角度放大机构包括相互连接的油门轴、挡板一、挡板二、滚轮、复位弹簧一、复位弹簧二以及连接件，底板上对应所述滚轮设有滚轮道；所述的电磁感应装置包括磁体、永磁体、电子盒、电路板、可编程霍尔元件；电磁感应装置设置在挡板一的外侧，磁体、永磁体固定连接在油门轴朝向电子盒的外端，构成一个对应电子盒的孔腔，所述的可编程霍尔元件固定连接在电子盒上，并伸入所述的孔腔中。
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