專利名稱：高線性輸出信號的電子油門踏板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子油門踏板總成，屬于機動車的油門控制裝置，涉及機動車發(fā)動機氣缸進油量的非接觸式電子油門踏板總成。
背景技術：
眾所周知，為控制機動車氣缸的進油量，進而控制發(fā)動機的轉速和功率，以最終實現(xiàn)對機動車車速的控制。故在機動車的駕駛室內都設置有油門踏板。傳統(tǒng)的油門踏板大都是通過連桿或拉索來實現(xiàn)對油門的開度控制，其一系列動作均為機械運動。由于這種油門踏板的一系列動作都是機械運動，使得其傳動精度和靈敏度都不高。而普通接觸式電控油門又存在可靠性較低和使用壽命較短的問題。中國專利CN101576013A公布了一種非接觸式電子油門踏板，其踏板的背面上有雙耳銷座，雙耳銷座上有橫向銷孔。雙耳銷座一側的踏板下面還設置有傳感器，該傳感器在使用狀態(tài)下通過電纜與機動車上的ECU相連，其輸出軸穿入雙耳銷座上的銷孔內并與雙耳銷座間呈活動狀配合。雙耳銷座下方有轉動支架，轉動支架上端與傳感器的輸出軸相連，其下端有滾輪。雙耳支座之間的那段傳感器輸出軸上套有復位扭簧。當駕駛員腳踩踏板使傳動支架隨傳感器的輸出軸一起轉動時，傳感器的輸出軸會將轉動信號傳給傳感器，再由傳感器產生電磁信號，該電磁信號通過電纜送給機動車上的ECU，由ECU來控制油門的開度大小。由ECU、數(shù)據總線和電子節(jié)氣門等設備一起組成電控系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的機械式油門踏板相比，不僅大大提高了傳動精度、靈敏度和可靠性，還延長了使用壽命，而且緊湊美觀。但該油門踏板針對電子油門踏板輸出信號的線性度較低，不能針對駕駛員的操作產生及時而且高精度的響應。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種非接觸式電子油門踏板總成，其不僅傳動精度、 靈敏度和可靠性較高，符合人體的生理特征，并且針對電子油門踏板輸出電壓信號的線性度可大幅提升，可以從正負m左右提升到正負0. 5%左右，從而提高發(fā)動機的油門控制精度，節(jié)省燃油，保護環(huán)境，進而提高發(fā)動機的使用壽命。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術方案電子油門踏板總成，包括底板13和踏板1，底板13的一端與踏板1的一端用銷軸14相鉸接；踏板1的背面上有雙耳銷座，雙耳銷座上有橫向銷孔，其上穿有軸動傳感器，該傳感器輸出信號通過線束與機動車上的ECU相連，其轉軸7穿入雙耳銷座上的銷孔內并與雙耳銷座間呈活動狀配合，傳感器本體與雙耳銷座固接；雙耳銷座下方有轉動支架，轉動支架上端與傳感器的轉軸聯(lián)接，其下端有滾輪11 ；雙耳銷座的雙耳之間的那段傳感器轉軸上套有復位扭簧，復位扭簧兩端分別抵靠在踏板1的背面上和轉動支架的一個側面上；其中傳感器的角度在初始的怠速位置時為 26° -40°。優(yōu)選的是，所述傳感器為霍爾非接觸式旋轉位置傳感器，所述傳感器的角度為磁
3鋼方向和霍爾芯片方向之間夾角的絕對值。優(yōu)選的是，所述傳感器的角度在初始的怠速位置時為40°。優(yōu)選的是，所述傳感器的角度在初始的怠速位置時和在滿油門位置時的角度值之和為定值。優(yōu)選的是，所述轉動支架由兩個相對的支臂板10、連接支臂板10的支臂鉚釘12和加在支臂板10間的滾輪11組成；支臂板10設凸邊與踏板1的背面配合起油門限位作用。 其中，兩只支臂板10設有固定傳感器轉軸的定位孔；所述傳感器轉軸由與傳感器連接的轉軸7和插在轉軸7上的鍵以及其上的襯套組成。優(yōu)選的是，所述復位扭簧套在傳感器轉軸的襯套外，由內、外扭簧(8、9)組成。優(yōu)選的是，所述踏板1的踩踏面為右上圓角防刮擦的人性化形狀。優(yōu)選的是，所述轉動支架帶有油門限位結構，并設置有固定傳感器轉軸的定位孔；為了使油門踏板總成耐用并美觀，優(yōu)選的是，所述銷軸14和轉動支架的兩支臂板 10及支臂鉚釘12采用鍍鉻防銹。與現(xiàn)有的無級變速器相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1)通過改變傳感器在怠速位置時的初始角度，可以使針對電子油門踏板電壓輸出信號的響應的線性度大幅提升到正負0. 5%左右。2)踏板踩踏面加防滑直條和右圓角防刮擦的人性化設計，增加駕駛人員操作的舒適度。

圖1為本實用新型的電子油門踏板總成的一優(yōu)選實施例的結構示意圖。圖2為沿圖1中A-A線截取的截面圖。圖3為圖1所示的本實用新型的電子油門踏板總成的實施例中的傳感器安裝位置示意圖。圖4為圖1所示的本實用新型的電子油門踏板總成的實施例中的傳感器角度示意圖。圖5為圖1所示的本實用新型的電子油門踏板總成處于怠速位置時的傳感器角度示意圖。圖6為本實用新型的電子油門踏板處于運行狀態(tài)時的傳感器角度示意圖。圖7為本實用新型的電子油門踏板處于滿油門位置時的傳感器角度示意圖。圖8為本實用新型的電子油門踏板總成的內部結構的幾何關系示意圖。圖9為傳統(tǒng)的非接觸式電子油門踏板中電壓輸出信號與踏板轉角的關系圖。圖10為傳統(tǒng)的非接觸式電子油門踏板中線性度的示意圖。圖11為改進怠速位置的初始角度后的電壓輸出信號與踏板轉角的關系圖。圖12為改進怠速位置的初始角度后的線性度的示意圖。圖中1、踏板，2、傳感器外殼，3、軛磁環(huán)，4、線路板總成，5、霍爾芯片，6、磁鋼，7、轉軸，8、內扭簧，9、外扭簧，10、支臂板，11、滾輪，12、支臂鉚釘，13、底板，14、銷軸。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。如圖1和圖2所示，本實用新型的電子油門踏板總成具有底板13和踏板1，該底板和踏板均為近似長方形，它們的一端鄰面上均加工有銷座，銷座上的對應處加工有橫向銷孔，二者間借助銷軸14和這些銷孔呈活動狀鉸接在一起。其中的銷軸14上套有扭簧，扭簧兩端分別固定在腳踏板1上和底板13上。這里的底板13距離銷軸14的遠端向斜上方翹起，并在翹起的面上設滾輪11滾動的凸臺。底板13采用多異型面結構及表面噴塑。這里的踏板1的設計包括踩踏面和背面的設計。踏板1的踩踏面如圖2所示，該踩踏面由基面和其上的防滑直紋組成，由塑料制成；其形狀為近似長方形，長方形四個角分別為一個大的右圓角和三個小圓角。踩踏面加防滑直紋和右圓角防刮擦的人性化設計，為增加駕駛人員操作舒適度及增大踏板安裝空間。踏板1的背面設置有加強筋和雙耳銷座。踏板1的中間背面加工有雙耳銷座，雙耳銷座上對應地加工有橫向銷孔。踏板1的中間背面另一側固定有傳感器，該傳感器在使用狀態(tài)下通過線束與機動車上的ECU相連， 本實施例中該傳感器為霍爾非接觸式旋轉位置傳感器，其轉軸通過無油軸承依次穿入雙耳銷座的銷孔內并與銷孔間呈可旋轉狀配合。這里的傳感器轉軸由與傳感器連接的轉軸7和插在轉軸7上的鍵以及其上的襯套組成。雙耳銷座下方設置有轉動支架，轉動支架由支臂板10、滾輪11和支臂鉚釘12組成，滾輪11裝于一支臂鉚釘12上，并以之為轉軸，與另一只支臂鉚釘12和兩塊支臂板10鉚合在一起，形成轉動支架；轉動支架通過支臂板10端部的定位孔固定在傳感器轉軸上。其中傳感器轉軸中的鍵的部分區(qū)段與定位孔形狀相配合。本實施例的轉動支架的定位孔可為正六邊形孔，相應地傳感器轉軸上的鍵的部分區(qū)段為六棱形軸桿。襯套套在轉軸7和鍵外，襯套上套有復位扭簧，復位扭簧由內扭簧8和外扭簧9組成，內扭簧8套在襯套上，內扭簧8與外扭簧9間設置有塑料隔套，內、外扭簧8、9的兩端分別抵靠在踏板1的背面和轉動支架上。這樣一來，一旦出現(xiàn)一個扭簧損壞，另一個扭簧仍可繼續(xù)使用。這里，其中的銷軸14和轉動支架的兩支臂板10及支臂鉚釘12采用鍍鉻防銹；3 只扭簧采用SUS304不銹鋼材料；滾輪11采用聚甲醛材料。另外，支臂板10設有初始限位凸邊、終位限位凸邊，使轉動支架具有油門限位功能。如圖3和圖4所示，傳感器安裝在雙耳銷座上，可使用霍爾非接觸傳感器，其由軛磁環(huán)3、線路板總成4、霍爾芯片5以及磁鋼6組成，外面套有傳感器外殼2。傳感器信號輸出所用信號線自接線座采用黑綠紅白橙紫六色線束，并加波紋管保護，線束兩端采用熱塑管封頭，接口端采用母端子膠合總成。針對電子油門踏板輸出信號而響應的線性度是用來衡量電子油門踏板性能的重要參數(shù)，其中線性度誤差主要有兩部分構成1、磁場正弦的“線性區(qū)域”并不是一條理想直線；2、踏板轉角和傳感器轉角之間屬于“四連桿機構”，其大小關系并不嚴格成正比；而本實用新型選擇的是不局限于“線性區(qū)域”內最理想的一段，利用正弦曲線與“四連桿機構”放大曲線綜合，從而提升線性度。電子油門踏板的以上各部件可分別構成兩部分主動部件B 踏板1、傳感器外殼2、線路板總成4和霍爾芯片5，幾個零件之間無相對運動，構成上面的邊B，長度為常量。從動部件A 軛磁環(huán)3、磁鋼6、轉軸7、支臂板10、滾輪11、支臂鉚釘12，幾個零件一體構成上面的邊A，長度為常量。主動部件B繞銷軸14相對底板13作轉動；同時帶動從動部件A—端繞踏板1與轉軸7的軸孔配合形成的轉動副作轉動，從動部件A另一端的滾輪11在底板13上滾動。從而形成磁鋼(磁場)6與霍爾芯片5間的相對運動，磁鋼6方向與霍爾芯片5方向之間的夾角與踏板轉角是一個復雜的反余弦函數(shù)關系。其中的各種方向和角度的定義為磁鋼6方向磁鋼長邊所指的方向。磁場方向垂直與磁鋼方向?；魻栃酒?方向霍爾芯片用于感應磁場的平面S的法向?；魻栃酒?的角度X軸繞坐標原點逆時針方向運動到與霍爾芯片5方向一致時所掃略形成的角度。傳感器的角度磁鋼6方向到與霍爾芯片5方向的夾角。怠速位置電子油門踏板裝配完成的自然狀態(tài)。滿油門位置即踏板1轉動到設定的輸出信號為最大值時的位置。傳感器總轉角踏板從怠速位置到滿油門位置的過程中磁鋼6繞霍爾芯片5轉動時磁鋼6方向相對霍爾芯片5方向所形成的總轉角；S卩α+β的和(本例中為定值)。α角怠速位置時磁鋼6方向到與霍爾芯片5方向的夾角；亦即踏板從怠速位置運動到磁鋼6方向與霍爾芯片5方向一致的這一過程中磁鋼6方向相對于霍爾芯片5方向掃略形成的角度。β角滿油門位置時磁鋼6方向到與霍爾芯片5方向的夾角；亦即踏板從滿油門位置運動到磁鋼6方向與霍爾芯片5方向一致的這一過程中磁鋼6方向相對于霍爾芯片5 方向掃略形成的角度。α t:任意工作狀態(tài)時磁鋼6方向到與霍爾芯片5方向的夾角。0t:三角形邊A與B所形成的內角。▽ θ和▽ α 分別為θ t和α t的變化量。參見圖8，a(xa, ya), b (xb, yb), c (xc, yc):分別為構造三角形的三個頂點及在XOY坐標系下的坐標。θ、ω和ψ 分別為構造三角形的三個內角。y 為踏板1與底板13之間的夾角。YL, Yu ^P Yt 分別為油門踏板處于怠速位置、滿油門位置和任意位置的Y值。 (本例中 Yu — Yl=17. 5)oA、B和C 分別為構造三角形的三個邊長。y=Dx+E 為構造直線。磁感應值Φ 與磁場強度&11、霍爾傳感器有效感應面積S和傳感器轉角α (磁鋼 6方向與霍爾芯片5夾角)的正弦值成正比，Φ = Bm*S*sin(a)，aii和S為矢量。Φ 、Φυ和Φ 分別為油門踏板處于怠速位置、滿油門位置和任意位置的磁感應值。VL、VU和Vt 分別為油門踏板處于怠速位置、滿油門位置和任意位置的電信號電壓值，Vt與磁感應值的變化量▽ φ成正比(本例中VL = 0. 75、VU = 3. 85)。
6[0063]
權利要求1.高線性輸出信號的電子油門踏板，包括底板(13)和踏板(1)，底板(13)的一端與踏板(1)的一端用銷軸(14)相鉸接；踏板(1)的背面上有雙耳銷座，雙耳銷座上有橫向銷孔， 其上穿有軸動傳感器，該傳感器輸出信號通過線束與機動車上的ECU相連，其中轉軸(7)穿入雙耳銷座上的銷孔內并與雙耳銷座間呈活動狀配合，傳感器本體與雙耳銷座固接；雙耳銷座下方有轉動支架，轉動支架上端與傳感器的轉軸聯(lián)接，其下端有滾輪(11);雙耳銷座的雙耳之間的那段傳感器轉軸上套有復位扭簧，復位扭簧兩端分別抵靠在踏板(1)的背面上和轉動支架的一側面上；其特征在于傳感器的角度在怠速位置時為26° -40°。
2.如權利要求1所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述傳感器為霍爾非接觸式旋轉位置傳感器，所述傳感器的角度為磁鋼方向和霍爾芯片方向之間夾角的絕對值。
3.如權利要求2所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述傳感器的角度在怠速位置時為40°。
4.如權利要求1所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述傳感器的角度在怠速位置時和在滿油門位置時的角度值之和為定值。
5.如權利要求1所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述轉動支架由兩只相對的支臂板(10)、連接支臂板(10)的支臂鉚釘(12)和加在支臂板(10)間的滾輪 (11)組成；支臂板(10)設凸邊與踏板(1)的背面配合起油門限位作用。
6.如權利要求1或2所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述轉動支架帶有油門限位結構，并設置有固定傳感器轉軸的定位孔。
7.如權利要求1-5中任一項所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述復位扭簧套在傳感器轉軸的襯套外，由內、外扭簧(8、9 )組成。
8.如權利要求1-5中任一項所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述踏板(1)采用工程塑料制作，其踩踏面設有防滑直紋，其背面設置有加強筋。
9.如權利要求5所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于所述銷軸(14) 和轉動支架的兩支臂板(10)及支臂鉚釘(12)采用鍍鉻防銹。
10.如權利要求1所述的高線性輸出信號的電子油門踏板，其特征在于踏板(1)的踩踏面為右上圓角防刮擦。
專利摘要本實用新型涉及一種電子油門踏板總成，屬于機動車的油門控制裝置，涉及機動車發(fā)動機氣缸進油量的非接觸式電于油門踏板總成。本實用新型對現(xiàn)有的一種非接觸式電子油門踏板進行了改進通過在發(fā)動機處于不同狀態(tài)時，設定霍爾傳感器中的磁鋼方向，而將霍爾傳感器的角度在怠速位置時設定為26°-40°。基于以上改進，本實用新型中的電子油門踏板總成解決了現(xiàn)有電子油門踏板傳感器初始位置不易準確控制，響應電子油門踏板的電壓輸出信號的線性度較差，以及電子油門工作可靠性差的問題，從而提高發(fā)動機的油門控制精度，節(jié)省燃油，保護環(huán)境。
文檔編號F02D11/10GK202001117SQ20102067446
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權日2010年12月22日
發(fā)明者何念權, 陳亮, 黃權 申請人:瑞立集團有限公司