《非接触式电子油门踏板角度传感器结构的创新设计》.pdf

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1、201第5年2期6月JOUR河NA北LOF工HE程BEI技ENG术INE高ERIN等GA专ND科TEC学HNI校CAL学COL报LEGEJun．2015No．2文章编号：1OO8—3782(2015)02一。042～04非接触式电子油门踏板角度传感器结构的创新设计李国芹，郝巧红，孙士尉(1．河北工程技术高等专科学校电力工程系，河北省沧州市浮阳南大道6号061001；z．河北工程技术高等专科学校电气自动化系，河北省沧州市浮阳南大道6号061001)摘要：设计了一种新型的非接触式角度传感器，此传感器在结构上是相对独立于电子油门踏板机械结构的，输出精度

2、高，结构尺寸小，在电子油门踏板上安装灵活，适用不同的使用空间，通用性强。克服了整体式角度传感器装配误差大，输出精度低的缺点，也克服了分体式角度传感器结构体积大，安装灵活性差，输出精度低的缺点。关键词：非接触式角度传感器；结构设计；电子油门踏板中图分类号：TP212文献标识码：A电子油门控制系统主要由油门踏板、踏板位移传感器、ECU(电控单元)、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成[1]。位移传感器是电子油门踏板的关键部件，其安装在油门踏板底部，随时监测油门踏板的位置。当驾驶员踩下踏板时，踏板面绕踏板底座轴转动，踏板面上的踩踏力作用在连杆上，使

3、连杆带动传动其上销轴旋转，传感器的轴与连杆传动销轴同回转中心，从而实现踏板面带动传感器的轴转动。角度传感器将传感器的轴旋转角度递增变化转换为电压信号，将此信息送往ECU，ECU对该信息进行运算处理，计算出一个控制信号，通过线路送到伺服电动机，伺服电动机驱动节气门执行机构，控制节气门的开度，间接控制车辆速度。目前市场上常见到的位移传感器在功能上不能同时实现正反两个方向的旋转，在结构上主要有两种：一种是与电子油门踏板机械结构结合为一体的整体式角度传感器，这种角度传感器机械结构部分存在较大的装配精度误差，磨损量大，输出精度低；另一种是分体式角度传感器，

4、这种传感器结构尺寸大，造成体积较大，导致安装灵活性受差，并且输出精度低，为了克服了上述技术缺陷，笔者设计了一种新型实用的非接触式电子油门踏板角度传感器，此传感器的信号输出精度远远超过当前的水平，并且只需要一个转动副就可以实现功能，充分消除了因为踏板主体结构的装配误差而造成的输出电信号不稳定以及精度低的现象，并且结构尺寸小，在电子油门踏板上的安装灵活，便于电子油门踏板的整体结构布置，使电子油门踏板在驾驶室的安装更具有灵活性，适用不同的使用空间，通用性强。1新型角度传感器的结构原理1．1结构组成新型的非接触式电子油门踏板角度传感器是相对独立于电子油门

5、踏板机械结构的一部分，它主要由插针、壳体、扭转弹簧、O型密封圈、磁铁、传感器轴、侧盖、PCB板、芯片、中间板组成。装配图如图1所示，壳体沿轴向设有贯通的传感器轴容置腔，传感器轴能在传感器轴容置腔内转动，一个侧盖(7)封闭传感器轴的一端并与壳体(2)相固定，壳体和插针采用一次注塑成型，壳体与侧盖的密封采用工程塑料焊接；轴的另一端设有内凹的连接孔，与电子油门踏板联接。传感器轴朝向侧盖一端设有磁铁，一芯片固定在印刷电路板上，芯片的上表面与磁铁的外端面平行相对设置，中间板，设置在磁铁和芯片之间，一端面抵于印刷电路板，另一端面抵于传感器轴的端部。传感器轴为

6、阶梯轴，靠近侧盖一端的传感器轴直径大于另一端，另一端至侧盖一端依收稿日期；2015—03—17作者简介：李国芹(1976一)，女，硕士，河北工程技术高等专科学校讲师，主要从事机电产品研发设计与仿真研究，E—mail13463754613@163．com第2期李国芹等：非接触式电子油门踏板角度传感器结构的刨新设计43次设有第一阶、第二阶、第三阶，O型密封圈套在传感器轴的第一阶，与壳体对应位置设计了密封槽，第二阶轴端面上沿轴向设有两个插孔，对应的壳体内侧壁上设有固定槽。扭转弹簧套在第二阶轴上，弹簧的一端插入其中一个插孔内，另一端嵌置在固定槽内。第三阶

7、的轴端面上沿轴向设有一限位块，传感器轴容置腔朝向侧盖一端的侧壁底部设有限位长槽，限位块能转动地嵌合在所述限位长槽内。621一插针；2一壳体；3一扭转弹簧；4-0型密封圈；5一磁铁；6一传感器轴；7-侧盖；8-PCB板；9-芯片；10一中间板图i装配图1．2工作原理非接触式角度传感器安装在电子油门踏板底部的凸耳上，由传感器壳体来定位，通过连杆上的销轴将凸耳和传感器轴联接，踩踏电子油门踏板导致连杆围绕自身销轴旋转，带动装配在壳体中的传感器轴转动，装配在传感器轴端上的磁铁也一同随轴转动，这样就产生一个旋转的磁场，焊接在PCB板上的芯片在旋转磁场的感应下

8、，产生变化的电信号，从而实现了电子油门踏板位置的变化转换成传感器轴的旋转角度变化，角度传感器又将传感器轴角度变化转换为电信号变化的功能。