本實用新型涉及一種傳感器，特別涉及汽車剎車踏板角度傳感器。

背景技術：

角度傳感器有已經廣泛的應用于各個工業(yè)領域，例如汽車控制系統(tǒng)中用于感應油門踏板、剎車踏板、離合器踏板的角度變化。

現(xiàn)有技術中，一種是采用滑動變阻器式的角度傳感器產生隨角度變化的電信號來反映旋轉軸角度的變化，另一種是采用永磁式非接觸線性位移傳感器(PLCD)。這兩種傳感器都無法適應新產品和新技術的發(fā)展，達到成本低廉、輸出線性、低磨損、高精度的要求。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型欲解決以上技術問題，目的之一是提供一種成本低廉、輸出線性、低磨損、高精度的，且能滿足不同客戶角度需求的霍爾式角度傳感器。具體技術方案如下：

一種角度傳感器，包括：

殼體，所述殼體設有容腔；

轉子，所述轉子限定在所述容腔內轉動，所述轉子端部設有限位銷；

磁鐵裝置，所述磁鐵裝置固定設置在所述轉子上，并隨所述轉子在容腔內轉動；

彈性部件，所述彈性部件設置在所述轉子與所述殼體之間，提供所述轉子復位的彈力；及

感應裝置，所述感應裝置相對所述殼體固定設置，感測所述磁鐵裝置轉動時的磁場變化，并產生所述轉子轉動的角度感應信號；

所述容腔包括活動槽和限位槽，所述活動槽用以容納所述轉子端部，所述限位槽用以容納所述轉子端部的所述限位銷，限定所述轉子的轉動角度。

如前文所述的角度傳感器，所述容腔底部突出設置有槽沿；

所述轉子內側端面上設有支撐面，所述槽沿的上端面支撐所述支撐面，對轉子軸向位置進行限定。

如前文所述的角度傳感器，所述容腔的底部突出設置有限位塊，所述限位塊設有限位面，用于限定所述轉子的轉動范圍。

如前文所述的角度傳感器，所述限位塊為C形限位塊；

所述C形限位塊的徑向內側面與所述轉子里側端部的外側面滑動配合，限制轉子的徑向位置。

如前文所述的角度傳感器，所述槽沿的部分內側面滑動配合轉子的限位銷，限制轉子的徑向位置。

如前文所述的角度傳感器，所述限位銷的周向兩側具有接觸面；

當所述轉子里側端部插入到所述活動槽中，所述限位銷插入到所述限位槽中；

所述限位面，配合所述限位銷的接觸面，以限定所述轉子轉動角度范圍。

如前文所述的角度傳感器，所述轉子包括一圓盤；

所述圓盤外徑與所述容腔的內徑相同，所述圓盤外沿貼合所述容腔的內壁，限定所述轉子的徑向位置。

如前文所述的角度傳感器，所述支撐面設置在所述圓盤的軸向內側。

如前文所述的角度傳感器，所述圓盤的周向邊沿設有卡槽，所述卡槽兩側各設有個一個卡點，用于卡接所述彈性部件上設置的卡勾；

所述容腔的內側邊沿上設有缺口，用于卡接所述彈性部件上設置的固定柱。

如前文所述的角度傳感器，所述彈性部件為扭簧，所述扭簧的一端設有定位柱，另一端設有卡勾。

所述扭簧的卡勾卡合在所述卡槽一側的卡點上；所述扭簧另一端的固定柱卡在所述缺口內，使得所述轉子可以沿著扭簧提供的扭力方向旋轉復位。

如前文所述的角度傳感器，所述圓盤在所述轉子外端的一側設有若干條輻條，所述輻條加強所述圓盤的厚度和強度，增強轉子旋轉的穩(wěn)定性。

如前文所述的角度傳感器，所述彈性部件為扭簧；

所述槽沿的外壁和所述容腔內壁之間的環(huán)形空腔，用于放置所述扭簧。

如前文所述的角度傳感器，所述轉子的里側端部設有容納槽，所述磁鐵裝置設置在所述容納槽內。

如前文所述的角度傳感器，還包括

蓋子；

所述蓋子中心設有圓形孔洞，

所述轉子外端設有圓形的軸承部，所述軸承部套設在所述蓋子上的圓形孔洞中。

如前文所述的角度傳感器，所述容腔開口處設置有外端面，與所述蓋子相抵接配合；

所述蓋子下側延伸設置有下沿，用于抵接所述轉子外側的抵接面，限定所述轉子的軸向位置。

如前文所述的角度傳感器，所述感應裝置為霍爾感應單元。

本實用新型的目的之二是提供另外一種角度傳感器，包括：

殼體，所述殼體設有容腔；

轉子，所述轉子限定在所述容腔內轉動，所述轉子端部設有限位銷；

磁鐵裝置，所述磁鐵裝置固定設置在所述轉子上，隨所述轉子在容腔內轉動；

彈性部件，所述彈性部件連接在所述殼體和所述轉子之間，對所述轉子提供復位彈力；及

感應裝置，所述感應裝置固定設置在所述殼體上，感測所述磁鐵裝置轉動時的磁場變化，并產生所述轉子轉動的角度感應信號；

所述容腔的底部突出設置有限位塊，所述限位塊具有限位面，限定所述轉子上所述限位銷的轉動范圍。

如前文所述的角度傳感器，其特征在于：

所述限位塊上所述限位面的位置，與所述轉子的轉動方向，起始點角度θ，和最大允許轉動角度α，以及所述轉子上所述限位銷的夾角對應。

如前文所述的種角度傳感器，所述限位塊上所述限位面之一設置為所述轉子的起始點，所述起始點的位置角度θ為：

θ＝β-α/2；

所述限位面之間的開口角度大小σ為：

σ＝γ-α。

如前文所述的角度傳感器：

所述的角度傳感器工作時，所述轉子相對所述殼體逆時針轉動。

如前文所述的角度傳感器所述容腔底部突出設置有槽沿；

所述轉子內側端面上設有支撐面，所述槽沿的上端面支撐所述支撐面，對轉子軸向位置進行限定。

如前文所述的角度傳感器所述轉子包括一圓盤；

所述圓盤外徑與所述容腔的內徑相同，所述圓盤外沿貼合所述容腔的內壁，限定所述轉子的徑向位置。

如前文所述的角度傳感器所述支撐面設置在所述圓盤的軸向內側。

如前文所述的角度傳感器所述圓盤的周向邊沿設有卡槽，所述卡槽兩側各設有個一個卡點，用于卡接所述彈性部件上設置的卡勾；

所述容腔的內側邊沿上設有缺口，用于卡接所述彈性部件上設置的固定柱。

如前文所述的角度傳感器所述彈性部件為扭簧，所述扭簧的一端設有定位柱，另一端設有卡勾。

所述扭簧的卡勾卡合在所述卡槽一側的卡點上；所述扭簧另一端的固定柱卡在所述缺口內，使得所述轉子可以沿著扭簧提供的扭力方向旋轉復位。

如前文所述的角度傳感器所述圓盤在所述轉子外端的一側設有若干條輻條，所述輻條加強所述圓盤的厚度和強度，增強轉子旋轉的穩(wěn)定性。

如前文所述的角度傳感器：所述彈性部件為扭簧；

所述槽沿的外壁和所述容腔內壁之間的環(huán)形空腔，用于放置所述扭簧。

如前文所述的角度傳感器：所述轉子的里側端部設有容納槽，所述磁鐵裝置設置在所述容納槽內。

如前文所述的角度傳感器：還包括

蓋子；

所述蓋子中心設有圓形孔洞，

所述轉子外端設有圓形的軸承部，所述軸承部套設在所述蓋子上的圓形孔洞中。

如前文所述的角度傳感器：所述容腔開口處設置有外端面，與所述蓋子相抵接配合；

所述蓋子下側延伸設置有下沿，用于抵接所述轉子外側的抵接面，限定所述轉子的軸向位置。

本實用新型的角度傳感器：所述感應裝置為霍爾感應單元。

本實用新型的角度傳感器采用霍爾感應單元作為感應元件，感測隨轉子轉動的磁鐵裝置的磁場變化，通過在容腔內底部設置的限位槽來限定轉子轉動的角度，通過改變限位槽的朝向和角度可以滿足不同客戶旋轉角度的需求；通過設計梭型多層接觸面的轉子使得轉子旋轉穩(wěn)定，輸出信號線性、精確。

附圖說明

圖1A為本實用新型的角度傳感器的正面結構示意圖；

圖1B為本實用新型的角度傳感器的反面結構示意圖；

圖2為本實用新型的容腔的結構示意圖；

圖3A為本實用新型的轉子里側端部的一側結構示意圖；

圖3B為本實用新型的轉子外側端部的一側結構示意圖；

圖4為本實用新型的扭簧結構示意圖；

圖5為本實用新型的角度傳感器的的結構爆炸圖；

圖6A-圖6C為角度傳感器的組裝過程示意圖；

圖7A-圖7B為角度傳感器的一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面將參考構成本說明書一部分的附圖對本實用新型的各種具體實施方式進行描述。應該理解的是，雖然在本實用新型中使用表示方向的術語，諸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本實用新型的各種示例結構部分和元件，但是在此使用這些術語只是為了方便說明的目的，基于附圖中顯示的示例方位而確定的。由于本實用新型所公開的實施例可以按照不同的方向設置，所以這些表示方向的術語只是作為說明而不應視作為限制。在可能的情況下，本實用新型中使用的相同或者相類似的附圖標記指的是相同的部件。

圖1A為本實用新型的角度傳感器的正面結構示意圖；圖1B為本實用新型的角度傳感器的反面結構示意圖。

如圖1A所示，角度傳感器100的結構主要包括塑料(或其他材質的)殼體101和容納在殼體內的轉子102，以及蓋子503。殼體101朝一側開有容腔201(見圖2)，轉子102插入到容腔201中，用蓋子503(圖中省略，見圖5)封壓在容腔201中轉動。轉子102的外端中心設有插孔107，與油門踏板(或剎車踏板、離合器踏板)的轉動軸相連，油門踏板轉動的角度即是轉子102轉動的角度。

在圖1B中，殼體101的另一側用膠水106封壓有PCBA板(另見圖5)，PCBA板上設置有霍爾感應芯片(見圖5)。殼體101兩邊設有螺母固定孔104、108，當殼體101通過螺栓(或其他方式)在螺母固定孔104、108固定在車體上。如附圖6B、圖6C及圖7A中所示，該兩個螺母固定孔104、108的中心點，決定一轉角基準參照線，用于直接或間接地確定角度傳感器轉子102的起始點角度θ，最大允許轉動角度α°(參見圖6B)。

圖2為本實用新型的容腔的結構示意圖。

如圖2所示，殼體101朝一側開有容腔201，用于容納轉子102。在如圖所示的示例中，容腔201呈圓柱形。容腔201內的底部設有內徑稍小的活動槽202，活動槽202具有凸起的槽沿207，形成一個環(huán)形的槽，其上端面支撐轉子102的支持面303(見圖3A)，對轉子102軸向定位。

在活動槽202的內側，設有限位塊205。在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，限位塊205呈“C”形(本實用新型不限于C型結構的限位塊)，其徑向內側面與轉子102里側端部(容納槽307的槽沿外側)間隙配合，限制轉子102的徑向位置?；顒硬?02槽沿207的部分內側面配合轉子102的限位銷302，協(xié)助限制轉子102的徑向位置。

限位塊205的兩端部各設有一限位面(205.1、205.2)，兩個限位面(205.1、205.2)之間形成限位槽203，用于配合轉子102里側端部設置的限位銷302，以限定轉子102轉動角度范圍。

容腔201環(huán)形壁的外端面209，配合蓋子503。蓋子503上設有下沿515(見圖5)，用于配合轉子102外側的環(huán)形抵接面311，完成對轉子102的軸向位置的限定。

容腔201環(huán)形內壁和活動槽202外壁之間的環(huán)形空腔210，用于放置扭簧400(參見圖6A)。在容腔201的里側邊沿設有缺口204，用于卡住扭簧400一端的固定柱401(見圖4)。

圖3A為本實用新型的轉子里側端部的一側結構示意圖。

如圖3A所示顯示的是轉子102的插入容腔201的里端的一側，圖3B顯示的是轉子轉子102插入容腔201后的外端的一側。從兩圖中可以看出，轉子102整體沿軸向呈兩頭小中間大的梭型，成層狀多層疊加，這種形狀和結構的轉子102轉動穩(wěn)定。

從圖3A的里端一側可以看出，轉子102里側端部301的徑向外側設有限位銷302，限位銷302的周向兩側具有接觸面302.1和302.2。當轉子102插入到容腔201底部的時候，轉子102里側的端部301插入到活動槽202中，限位銷302插入到限位槽203中。轉子102轉動時，由于接觸面302.1及302.2和限位面205.1及205.2的相互作用，使得轉子102只能在限位面205.1及205.2限定的角度來轉動。改變限位槽203的朝向、限位面205.1和205.2的距離即可改變轉子102的轉動角度范圍。

轉子102里側端部301的端面設有容納槽307，容納槽307內用于容納磁鐵裝置508(見圖5)，磁鐵裝置508隨轉子103在容腔201內轉動。

與轉子102里側端部301和限位銷302相鄰的是支撐面303，支撐面303與活動槽202的槽沿207相接觸，可以限定轉子的軸向位置。因活動槽202的槽沿寬度較窄，支撐面303與之接觸的面積也較小，有利于減小轉子102與容腔201底部的摩擦，使得轉子102的旋轉更為順滑。

支撐面303的底部一層為圓盤304，圓盤304外徑與容腔201的內徑相同，使得轉子102剛好嵌入到容腔201內部，限定轉子102轉動時的徑向位置和晃動幅度。使得轉子102穩(wěn)定的置于容腔201內部，旋轉時不會發(fā)生搖晃，傳感器可以穩(wěn)定的輸出線性的感測信號。

圓盤304的邊沿設有卡槽305，卡槽305兩側各設有個一個卡點305.1和305.2。扭簧400的一端設有定位柱401(見圖4)卡合在在容腔201的內側邊沿設有的缺口204上，扭簧400的另一端為彎鉤狀的卡勾402，鉤在卡點305.1或305.2上。當轉子102旋轉一定角度后，扭簧400提供轉子復位的扭力。根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施例，卡槽305兩側的卡點305.1或305.2，可配合相應設置的扭簧400，以提供順時針和逆時針兩個方向的復位扭力。

圖3B為本實用新型的外側端部的一側結構示意圖。

如圖3B所示，轉子102的外端一側在圓盤304的外側設有環(huán)形支撐面308，環(huán)形支撐面308設有若干條輻條312，輻條312可以加強圓盤304的厚度和強度，防止轉子102轉動時的偏轉。蓋子503(見圖5)下部有環(huán)形結構，作用與轉子102外側的環(huán)形支撐面308，完成對轉子102的軸向限定，使得轉子102在容腔301內轉動更加穩(wěn)定，滿足高精度信號輸出的要求。

轉子102的外端中心設有插孔107，與油門踏板(或剎車踏板、離合器踏板)的轉動軸相連，油門踏板轉動時驅動轉子102轉動。插孔107的外壁為圓形的軸承部311。

圖4為本實用新型的扭簧結構示意圖。

如圖4所示，扭簧400的一端設有定位柱401，卡合在在容腔201的側壁上設置的缺口204內。扭簧400的另一端為彎鉤狀的卡勾402，卡合在圓盤304卡槽305兩側的卡點305.1或305.2上。

應當理解，圖4中所示扭簧400的結構設置對應于特定旋轉方向的轉子102。當轉子102的旋轉方向相反設置時，扭簧400的環(huán)繞方向及卡勾402的朝向相應地反向設置，以配合轉子102上卡槽305兩側卡點305.1和305.2中的另一個。

圖5為本實用新型的角度傳感器的結構爆炸圖

如圖5所示，角度傳感器從下至上依次包括PCBA板502及其上的霍爾芯片507、殼體101、扭簧400、磁鐵裝置508、轉子102以及蓋子503。蓋子503中心設有圓形孔洞513，蓋子503下側延伸有圓形的下沿515。圓形孔洞513用于承接轉子102的軸承部311。

其中，霍爾芯片507設置在PCBA板502上，通過膠水501或其它封裝元件封裝在殼體101的一側。蓋103用于將轉子102、扭簧400及磁鐵裝置508封裝在殼體101的容腔201中。

霍爾芯片507感應磁鐵裝置508運動的磁場信號，磁鐵裝置508位置發(fā)生偏轉、側移或是旋轉不穩(wěn)定都會帶來磁場的不規(guī)則變化，霍爾芯片507感測的運動信號便不穩(wěn)定；本實用新型采用了多種結構來限定轉子102的徑向、軸向和旋轉位置，其目的是為了增強轉102子旋轉和位置的穩(wěn)定，使的磁鐵裝置508產生的從磁場信號穩(wěn)定，感測裝置感測的信號輸出穩(wěn)定、精確并且線性。

圖6A-圖6C為角度傳感器的組裝過程示意圖。

如圖6A所示，組裝角度傳感器100時，現(xiàn)將扭簧400安裝到容腔201內的環(huán)形容腔210內，扭簧400的定位柱401，卡合在容腔201側壁上設置的缺口204上。

如圖6B所示，將轉子102插入到容腔201內，扭簧400另一端的卡勾402卡合在轉子102圓盤304卡槽305的卡點305.1上。扭簧400處于自由狀態(tài)下，此時轉子102的角度為δ。

如圖6C所示，將轉子102逆時針旋轉到預定的初始角度θ，此時扭簧400從圖6B的自由狀態(tài)逆時針轉動角度為δ-θ，提供可驅使轉子102順時針旋轉的預緊力。

圖7A-圖7B為角度傳感器的一個實施例的結構示意圖。

因傳感器的實際應用(如不同車輛類型、踏板類型等)要求不相同，普通的傳感器無法適應眾多使用環(huán)境中不同旋轉角度的要求。本實用新型提供一種角度傳感器100，可以方便滿足不同的旋轉要求，如旋轉角度的大小、旋轉的起始/終止位置等使用要求。例如，角度傳感器100工作時轉子102的最大旋轉角度，可由限位槽203和/或限位塊205開口角度大小(即兩個限位面205.1、205.2之間的夾角)及限位銷302的夾角共同決定的。又如，角度傳感器100的旋轉起始/終止位置，可由限位槽203和/或限位塊205的兩端部限位面205.1、205.2的位置和角度決定。

如圖7A所示和圖7B所示的角度傳感器100，其中，γ為殼體101中限位槽203和/或限位塊205的開口角度，β為限位槽203和/或限位塊205旋轉起始/終點的角度。在本實用新型的一個示例中，角度傳感器100在使用中要求其轉子102隨被測物體逆時針轉動，起始點角度θ＝7°，以角度傳感器100上兩個螺母固定孔104、108中心點決定的直線為角度基準參照線。角度傳感器100在使用中最大允許轉動角度α＝120°。另外，轉子102上限位銷302的夾角σ＝30°。對應的角度傳感器殼體101內限位槽203和/或限位塊205起始角度β及開口角度大小γ為：

β＝θ+α/2＝7°+30°/2＝22°；

γ＝σ+α＝30°+120°＝150°。

其中，限位槽203和/或限位塊205的起始角度β，同樣以角度傳感器100上兩個螺母固定孔104、108中心點決定的直線為角度基準參照線。由此，β和γ的角度大小便確定了限位槽203和/或限位塊205的起始限位點和終點限位點的角度。

根據(jù)本實用新型的另一個示例，使用中要求角度傳感器100的轉子隨被測物體逆時針轉動，起始點角度θ＝10°，最大允許轉動角度α＝60°，轉子102上限位銷302的夾角σ＝30°。對應的角度傳感器殼體101內限位槽203和/或限位塊205起始角度β及開口角度大小γ為：

β＝θ+α/2＝10°+30°/2＝25°；

γ＝σ+α＝30°+60°＝90°。

由此，根據(jù)本實用新型的角度傳感器100，其殼體101中限位槽203和/或限位塊205的結構和位置，與轉子102的轉動方向，起始點角度θ，和最大允許轉動角度α，以及轉子102上限位銷302夾角σ之間建立了確定的對應聯(lián)系。通過本實用新型角度傳感器100殼體101中限位槽203和/或限位塊205的起點或終點位置或開口角度大小，以及轉子102限位銷302的夾角σ，便可滿足不同角度傳感器100所要求的轉子102轉動方向，起始點角度θ和最大允許轉動角度α。本實用新型的角度傳感器100通過其中各個元件的各自結構及相互配合設置，能適用于多種使用環(huán)境，具有較強的適應性。

盡管參考附圖中出示的具體實施方式將對本實用新型進行描述，但是應當理解，在不背離本實用新型教導的精神和范圍和背景下，本實用新型的輕量化異質材料接合方法可以有許多變化形式。本領域技術普通技術人員還將意識到有不同的方式來改變本實用新型所公開的實施例中的參數(shù)，均落入本實用新型和權利要求的精神和范圍內。