專利名稱：一種高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸式開度傳感器，尤其是一種腳制動閥用的高精度非接觸式開度傳感器。
背景技術(shù)：
車輛的電子制動系統(tǒng)和緩速器制動輔助系統(tǒng)需要精確的測量制動閥的開度，以往的開度傳感器都是基于電刷接觸式電位器設(shè)計的，所謂電刷接觸式電位器是指采用滑動電阻的電位器，由于采用觸角接觸，所以存在易 磨損(旋轉(zhuǎn)壽命約300萬次)、可靠性差、偶爾產(chǎn)生的電火花會干擾ECU的工作狀態(tài)(因而埋下安全隱患)等諸多缺點，同時在強震動、高油污、高粉塵、極端溫度和濕度環(huán)境下還存在環(huán)境適應(yīng)性不好的問題。上述諸多缺點都會嚴重影響電子制動系統(tǒng)和制動輔助系統(tǒng)工作的精確性，進而影響車輛行駛安全。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有電刷接觸式開度傳感器易磨損、精度低的缺點，本發(fā)明提供一種腳制動閥用高精度非接觸式開度傳感器，該傳感器利用霍爾效應(yīng)原理檢測角度，以達到線性度高，使用壽命長的目的。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的非接觸式開度傳感器包括殼體、傳感器本體和兩套傳感器主體；所述殼體采用塑料制作，用于保護和封裝傳感器和傳感器本體，還可連接傳感器的電路板和外電路；所述的傳感器本體采用復(fù)合材料制作，傳感器本體用于容納所述傳感器主體各部件的安裝，并保證所述傳感器主體各部件的相對位置；所述傳感器主體包括棘爪、卡環(huán)、D型頭樞軸、含油軸承、圓柱磁鋼、墊片、回位彈簧和焊有磁敏元件的電路板八個部分；所述棘爪形狀類似于扳手，一端為L型柄，另一端為D型孔，所述L型柄與制動閥活塞桿相連；所述D型孔與所述D型頭樞軸配合，D型孔的形狀可限定樞軸的徑向位置，D型孔內(nèi)帶有的矩形限位凸段可限定樞軸的軸向位置，D型孔的軸向開口可使裝配調(diào)試更為方便；所述卡環(huán)為開口圓環(huán)，用于緊固所述帶有軸向開口的D型孔；所述D型頭樞軸整體為一不規(guī)則柱體，可分為上部、中部和下部，上部為D型柱體，與所述D型孔配合，可使樞軸整體隨棘爪轉(zhuǎn)動；中部為圓柱體,通過所述含油軸承安裝于所述傳感器本體內(nèi)，可使樞軸相對傳感器本體旋轉(zhuǎn)；所述下部為直徑大于上部和中部的不規(guī)則柱體，下部設(shè)置有止擋柱，與所述傳感器本體的止擋槽配合限制樞軸的旋轉(zhuǎn)角度，下部的底部有一倒拔模圓形凹槽，用于安裝所述圓柱磁鋼，可使磁鋼隨樞軸一起旋轉(zhuǎn)；所述的圓柱磁鋼是南北極并行的，即在同一圓面上南北極都存在；所述墊片為碟形彈簧墊片，安裝于所述樞軸下部的上表面和所述傳感器本體之間；所述回位彈簧安裝于所述棘爪和所述傳感器本體之間，用于棘爪的回位；所述焊有磁敏元件的電路板安裝于所述圓柱磁鋼正下方，電路板和磁敏元件利用霍爾效應(yīng)可檢測所述磁鋼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電動勢，進而計算出磁鋼的旋轉(zhuǎn)角度。所述兩套傳感器主體在工作時旋轉(zhuǎn)方向相反，同時測量角度，輸出互補的主副兩路信號以提高安全性和測量精度，ECU用接收到的兩個角度計算出更為精確的角度，本發(fā)明設(shè)置兩套傳感器主體可得到更高的測量精度。本發(fā)明的基本工作原理為當(dāng)踏動汽車制動腳踏板時，制動閥活塞桿帶動棘爪旋轉(zhuǎn)，與棘爪相連且安裝著磁鋼的D型樞軸也隨之轉(zhuǎn)動,磁鋼在磁敏元件上方無接觸轉(zhuǎn)動時，磁力線被磁敏元件切割感應(yīng)到變化的電信號，該電信號被DSP微控器采集，最后通過程序求得角度。本發(fā)明的有益效果在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用帶有DSP處理器的霍爾元件作為非接觸式傳感器的核心元件，具有壽命長，精度高，可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強的特點，同時增強了車輛制動系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。



圖I是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的外殼的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的傳感器主體的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的傳感器本體、棘爪和回位彈簧的立體分解示意圖；圖6是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的卡環(huán)、棘爪和樞軸的立體分解不意圖；圖7是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的樞軸、含油軸承、墊片和傳感器本體的立體分解示意圖；圖8是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的樞軸和圓柱磁鋼的立體分解不意圖；圖9是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的圓柱磁鋼的立體結(jié)構(gòu)示意圖(圖中虛線為示意用，并非具體結(jié)構(gòu))；圖10是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的電路板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器工作初始狀態(tài)示意圖；圖12是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的傳感器主體旋轉(zhuǎn)一定角度后的狀態(tài)不意具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實施方式
。圖I是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的外殼的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的傳感器主體的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明提出的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器包括外殼I、傳感器本體2和傳感器主體3。如圖3，所述外殼有一個容納傳感器的容置腔lb，同時橡膠制作的ο型圈Ia對容納在其中的傳感器能起到防塵，防水和防霧的作用，螺孔Ic用于將整個傳感器安裝固定在腳制動閥上，6芯凸型接插件Id用于連接傳感器內(nèi)電路和外電路；如圖4所示，所述傳感器主體3包括棘爪3a、卡環(huán)3b、D型頭樞軸3c、回位彈簧3d、含油軸承3e、墊片3f、圓柱磁鋼3g和焊有磁敏元件的電路板3h八部分。如圖5所不，3d為回似彈黃，3dl和3d2為回似彈黃的兩纟而，3dl纟而壓在棘爪3a上表面3al上；3d2端插在傳感器本體2的豎槽2a中，當(dāng)棘爪3a在腳制動閥桿的帶動下轉(zhuǎn)過一定角度后，能夠在回位彈簧3d的作用下自動回位，兩套傳感器主體3的回位彈簧3d旋向相反。如圖6所示，圖中3a2為棘爪3a的D型孔，與樞軸的3c的D型頭3cl配合，可保證樞軸的徑向位置精度，進而保證了鑲嵌在樞軸3c上的圓柱磁鋼3g的位置精度；3a3為位于D型孔3a2內(nèi)部的矩形限位凸段，與樞軸3c的矩形限位凹槽3c2相配合，防止樞軸3c的上下竄動，保證樞軸3c的軸向位置精度，進而保證了鑲嵌在樞軸3c上的圓柱磁鋼3g與電路板3h 二者的軸向距離穩(wěn)定和二者端面的平行；3a4為D型孔3a2的縱向開口，開口 3a4使 得安裝樞軸3c更為方便；3a5為D型孔主體外緣的環(huán)形凹槽，用于安裝卡環(huán)3b，卡環(huán)3b可防止由開口 3a4造成的D型孔松脫現(xiàn)象。如圖7a和圖7b所示，樞軸3c通過含油軸承3e安裝于傳感器本體2的圓柱孔2c中，含油軸承3e能起到使樞軸3c回轉(zhuǎn)順暢，耐磨，提高樞軸3c軸心對稱度以及延長使用壽命的作用；3c3為止擋柱，可在傳感器本體2的止擋槽2b中移動來限制樞軸3c的回轉(zhuǎn)角度，同時止擋柱3c3與D型頭3cl的缺口面正面相對，因此限制樞軸3c兩個方向轉(zhuǎn)動的角度相等；3f為碟形彈簧墊片，用于消除D型樞軸軸向游隙。如圖8和圖9所示，3g為圓柱磁鋼，本發(fā)明所用的圓柱磁鋼的南北極分界面為柱體縱向中面，圓柱磁鋼3g安裝于樞軸3c底部的圓形凹槽3c4中，圓形凹槽3c4具有倒拔模特征，可以使圓柱磁鋼3g牢固安裝，減少粘結(jié)工序。如圖10所示，3h為電路板，3hl為焊在電路板中央的磁敏元件，即為霍爾陣列元件，3h2為電路引腳，用于連接接插件，輸出電信號。圖11是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器工作初始狀態(tài)示意圖；圖12是本發(fā)明高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器的傳感器主體旋轉(zhuǎn)一定角度后的狀態(tài)示意圖。本發(fā)明的工作原理是如圖11所示，工作初始時，兩套傳感器主體3的棘爪3a的L型柄都處在傳感器本體2的中間位置，樞軸3c的D型頭3cl的缺口相對，都朝向傳感器本體2的中心，兩個復(fù)位彈簧3d安裝位置關(guān)于傳感器本體2中間平面左右對稱。當(dāng)踏下腳制動閥一定角度α?xí)r，腳制動閥活塞桿帶動兩個棘爪3a的L型柄轉(zhuǎn)動角度β，如圖12所示，兩棘爪轉(zhuǎn)動方向相反但轉(zhuǎn)動角度相等，始終關(guān)于傳感器本體2的中間平面左右對稱。樞軸3c在棘爪3a的帶動下轉(zhuǎn)動β角度后，裝配在樞軸3c底部的圓柱磁鋼3g也一同轉(zhuǎn)動了β角度，產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)的磁場，焊在電路板3h上的磁敏元件3hl在旋轉(zhuǎn)磁場的感應(yīng)下，產(chǎn)生變化的電信號，兩套傳感器主體產(chǎn)生的電信號輸出到DSP，DSP通過程序可得出精確的β角度，進而通過α和β的數(shù)學(xué)關(guān)系計算出腳制動閥開度α非常精確的近似值Y。最后通過接插件傳給車載ECU。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式
，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明 的構(gòu)思和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，包括殼體、傳感器本體和兩套傳感器主體，所述傳感器主體包括棘爪、卡環(huán)、D型頭樞軸、含油軸承、圓柱磁鋼、墊片、回位彈簧和焊有磁敏元件的電路板八個部分。
2.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述傳感器主體有兩套，同時測量腳制動閥開度，主、副信號輸出，提高測量精度。
3.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述D型頭樞軸上部為D型頭。
4.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述D型頭樞軸下部有一個止擋柱。
5.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述D型頭樞軸底部有一個安裝所述圓柱磁鋼的凹槽，所述凹槽具有倒拔模特征。
6.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述棘爪形狀類似扳手，包括L型柄和D型孔。
7.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述棘爪的安裝孔為D型孔。
8.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述棘爪的D型孔內(nèi)部有一段軸向矩形限位凸段。
9.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述棘爪的D型孔有一軸向開口。
10.如權(quán)利要求I所述的高精度非接觸式腳制動閥開度傳感器，其特征在于，所述傳感器本體設(shè)置有一限制所述樞軸轉(zhuǎn)動角度的止擋槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量汽車腳制動閥開度的傳感器。車輛的電子制動系統(tǒng)和緩速器制動輔助系統(tǒng)需要精確的測量制動閥的開度，以往的開度傳感器基于電刷接觸式電位器設(shè)計，隨著電刷的磨損其使用壽命和線性度下降，嚴重影響車輛行駛安全。因此，本發(fā)明基于霍爾陣列和電磁效應(yīng)開發(fā)了一種高精度非接觸式開度傳感器。具體而言，制動閥活塞桿帶動棘爪旋轉(zhuǎn)，與棘爪相連且安裝著磁鋼的D型頭樞軸也隨之轉(zhuǎn)動，磁鋼在磁敏元件上方無接觸轉(zhuǎn)動時，磁力線被磁敏元件切割感應(yīng)到變化的電信號，該電信號被DSP微控器采集，最后通過程序求得角度。本傳感器提高了傳感器的線性度，延長了使用壽命，增強了車輛制動系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。
文檔編號F16K37/00GK102758962SQ20111010822
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者吳昊天, 廖聰, 歐遠海, 謝婷婷 申請人:吳昊天