CN105291994B - 具有线性驱动的脚踏板和侧台阶的组合 - Google Patents

Abstract

一种用于具有乘客客舱和货厢的机动车辆的脚踏板组件。脚踏板组件包括线性致动器组件、脚踏板和电机，该线性致动器组件部分设置在壳体组件内，该脚踏板可操作地联接至线性致动器组件并且能够相对于壳体组件在折叠于机动车辆下的收起位置、从机动车辆大致向外以供支承使用者进入或离开乘客客舱的客舱进入位置、设置成从车辆大致向外并且相对于客舱进入位置靠后以供使用者从侧面进入货厢的货厢侧台阶位置之间移动，该电机可操作地联接至线性致动器组件以沿相反的第一和第二方向驱动线性致动器组件。线性致动器组件将旋转的输入转换为线性运动以使具有连杆机构组件的驱动臂使脚踏板在前述位置之间移动。

Description

具有线性驱动的脚踏板和侧台阶的组合

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月23日提交的美国临时申请No.62/028,006的权益。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文。

技术领域

本发明涉及用于在汽车应用的活动的脚踏板系统中使用的驱动结构。

背景技术

本发明涉及用于机动车辆的脚踏板组件。更具体地，本发明涉及包括能够在收起位置、客舱进入位置以及货厢侧台阶位置之间移动的脚踏板的脚踏板组件。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于具有乘客客舱(passenger cab)和货厢(box)的机动车辆的脚踏板组件。脚踏板组件包括：壳体组件、线性致动器组件、脚踏板以及电机，线性致动器组件部分地设置在壳体组件内，脚踏板可操作地联接至线性致动器组件并且能够相对于壳体组件在折叠于机动车辆下面的收起位置、从机动车辆大致向外以供支承使用者进入或离开乘客客舱的客舱进入位置、以及设置成从机动车辆大致向外并且相对于客舱进入位置靠后以供使用者从侧面进入货厢的货厢侧台阶位置之间移动，电机可操作地联接至线性致动器组件用于沿相反的第一方向和第二方向驱动线性致动器组件，以使脚踏板在收起位置、客舱进入位置与货厢侧台阶位置之间移动。线性致动器组件将旋转的输入转换为线性运动。

根据本发明的另一方面，一种用于具有乘客客舱和货厢的机动车辆的脚踏板组件包括：壳体组件、线性致动器组件和脚踏板，该线性致动器组件部分地设置在壳体组件内，该脚踏板可操作地联接至线性致动器组件并且能够相对于壳体组件在折叠于机动车辆下面的收起位置、从机动车辆大致向外以供支承使用者进入或离开乘客客舱的客舱进入位置、以及设置成从机动车辆大致向外并且相对于客舱进入位置靠后以供使用者从侧面进入货厢的货厢侧台阶位置之间移动。脚踏板组件还包括驱动臂。该驱动臂固定地紧固至脚踏板并且可操作地联接至线性致动器组件。驱动臂还包括至少第一连杆和第二连杆以当线性致动器组件被致动时使驱动臂运动。脚踏板组件还包括电机和电子控制单元，该电机可操作地联接至线性致动器组件以驱动驱动臂，从而使脚踏板以枢转的方式在收起位置、客舱进入位置以及货厢台阶侧位置之间移动，该电子控制单元可操作地联接至电机并且被编程以在电枢旋转预定圈数之后切断电机从而使脚踏板停止在客舱进入位置。

根据另一实施方式，驱动臂还包括第一止挡件和第二止挡件，该第一止挡件能够与脚踏板接合以使脚踏板停止在收起位置中，该第二止挡件能够与脚踏板接合以使脚踏板停止在货厢台阶侧位置中。

根据本发明的又一方面，一种用于机动车辆的脚踏板组件包括安装托架、脚踏板、电机和电子控制单元，该安装托架适于附接至机动车辆，该脚踏板能够相对于安装托架在折叠于机动车辆下面的收起位置、从机动车辆大致向外地设置的客舱进入位置以及设置成从机动车辆大致向外并且相对于客舱进入位置大致靠后的货厢侧台阶位置之间移动，该电机可操作地联接至脚踏板以驱动其运动，该电子控制单元以电子方式连接至电机并且被编程以当所述脚踏板到达所述客舱进入位置时切断所述电机。脚踏板组件还包括壳体组件，该壳体组件包括可操作地联接至电机的蜗杆构件。壳体组件包括零间隙蜗杆自锁构件，以当脚踏板处于客舱进入位置时消除脚踏板的间隙，该零间隙蜗杆自锁构件具有固定地安装在滚珠螺杆的端部上的蜗轮和沿着滚珠螺杆安装的用于在其上相对运动的滚珠螺母。

附图说明

根据详细描述和附图将更充分地理解本发明。在附图中：

图1是包括脚踏板的脚踏板组件的一个实施方式的立体图；

图2是包括处于收起位置的脚踏板的机动车辆的侧视图；

图3是包括处于客舱进入位置的脚踏板的机动车辆的侧视图；

图4是包括处于货厢侧台阶位置的脚踏板的机动车辆的侧视图；

图5是具有脚踏板组件的线性致动器组件、驱动臂和电机组件的壳体组件的立体图；

图6是脚踏板组件的线性致动器组件的分解视图；

图7是包括电子控制单元的脚踏板组件的立体图；以及

图8是机动车辆的部分后视立体图，该机动车辆包括端盖开关和本体安装式开关，用于激活脚踏板进入和离开货厢侧台阶位置的运动。

具体实施方式

优选实施方式(多个实施方式)的以下描述实质上仅是示例性的，并且决非意在限制本发明、其应用或用途。

大致参照图1至图4以及图7，在一个实施方式中整体以10示出的脚踏板组件包括脚踏板12、壳体组件14、驱动臂16、随动臂18、线性致动器组件20、电机组件22、电子控制单元24和至少一个安装托架26。安装托架26适于附接至机动车辆28的框架。

脚踏板12具有顶壁30，沿顶壁30设置有踩踏表面32。脚踏板12在整体以34示出的枢轴处连接至驱动臂16和随动臂18。枢轴34大致垂直地布置在车辆已安装位置中并且包括轴，该轴延伸通过位于驱动臂16和随动臂18的端部中的孔并且由保持环保持就位。随动臂18安装至毂结构36，该毂结构36将随动臂18以枢转的方式固定至后托架38。后托架38安装至安装托架26，安装托架26附接至机动车辆28的框架。应了解的是，尽管示出了单个随动臂18，但是在另一实施方式中的脚踏板组件10可包括多于一个的随动臂18。

驱动臂16和随动臂18形成平行连杆机构，该平行连杆机构将脚踏板12以枢转的方式联接至机动车辆28的框架，从而在如图2中所示的收起位置、如图3中所示的客舱进入位置以及如图4中所示的货厢侧台阶位置之间运动。在收起位置中，脚踏板12通常折叠于机动车辆28下面从而在某种程度上隐藏不可见并且为机动车辆28提供更整洁、更整合的外观。在客舱进入位置，脚踏板12从机动车辆28大致向外延伸以帮助使用者进入或离开整体上以40示出的乘客客舱。并且在货厢侧台阶位置中，脚踏板12从机动车辆28大致向外延伸并且被设置成相比于客舱进入位置靠后，以便允许使用者从机动车辆28的侧面进入货厢41。脚踏板12提供了更有用的台阶表面，与单独的框架安装式侧台阶相比，该台阶表面具有用于进入货厢的改进的台阶长度。

参照图5和图6，壳体组件14包括盖结构42和主壳体结构44。盖结构42通过多个盖紧固件46例如盖螺钉固定至主壳体结构44。盖结构42和主壳体结构44限定有位于壳体组件14内的内部室。壳体组件14还包括钢管部分48、后托架50和托架51，该托架51与盖结构42一体地形成并且具有接纳紧固件53以固定至后托架50的孔口，该紧固件53例如为螺母和螺栓结构。另一轴承67联接至托架51，该另一轴承67例如具有腈密封件的球面轴承。壳体组件14的后托架50固定至适于附接至机动车辆28的框架的安装托架26。

线性致动器组件20包括滚珠螺杆构件52，该滚珠螺杆构件52设置在钢管部分48内并且能够相对于钢管部分48旋转。滚珠螺杆构件52可操作地联接至电机组件22。蜗杆构件(worm member)54——例如塑料的蜗轮(worm gear)——靠近滚珠螺杆构件52的端部固定地安装以便随着其一起旋转，并且蜗杆构件54包括整体以55示出的导程蜗杆自锁构件，例如具有自锁4度导程角的蜗轮。蜗杆构件54可以具有任何适合的构型。蜗杆构件54和/或滚珠螺杆构件52的外表面上安装有多个锥形的滚柱轴承56，例如至少两个。线性致动器组件20还包括致动器轴管58，该致动器轴管58在其一端处具有管插入件60，管插入件60可操作地联接至球面轴承62并且固定地紧固至该轴承62，其中，该球面轴承62例如具有配装在其中的PTFE内衬(聚四氟乙烯)，优选地为具有不锈钢滚珠、PTFE内衬和腈密封件的球面滚珠轴承。致动器轴管58的另一端处设置有轴承64以及滚珠螺母66，该轴承64优选地是钢/PTFE滑动轴承，该滚珠螺母66具有用于其线性运动的内部滚珠返回装置(internal ballreturn)。在不背离本发明的范围的情况下，可以预期到其他适合的滚珠返回装置。滚珠螺杆52和滚珠螺母66具有匹配的螺旋状凹槽。波纹管65可操作地配装在至少致动器轴管58、滚珠螺母66和轴承64上，可操作地用于提供环境性密封。

滚珠螺杆是根据本发明的线性致动应用中选择的方法。滚珠螺杆将旋转的输入转换成线性运动并且提供超过其他致动器的若干优点，其他致动器比如艾克米螺纹装置(Acme screws)、液压或气动系统、以及带传动装置、线缆传动装置或链传动装置。因此，滚珠螺杆52的旋转驱动驱动臂16的枢转运动。应了解的是，在不背离本发明的范围的情况下能够预期到其他适合的致动装置，例如但不限于，空气气缸或液压缸式、或其他适合的线性运动螺杆。

应了解的是，在一个实施方式中，在滚珠螺杆52的外表面上可以限定有多个螺纹，与之结合地，所述多个螺纹与滚珠螺母66的内部滚珠返回结构和/或轴承64操作性接触。

大致参照图1和图5，驱动臂16包括：以可旋转的方式联接至球面轴承62的第一端68，以及以可旋转的方式联接至第二安装托架73的相反的第二端70，该第二安装托架73固定地连接至脚踏板12。驱动壁16包括第一连杆72，该第一连杆72在接头75处以可枢转的方式联接至第二连杆74。滚珠螺杆52的旋转驱动第一连杆72的旋转以及第二连杆74绕接头75的枢转运动以相对于第一连杆72移动，从而使脚踏板12在收起位置与展开位置之间移动。接头75安装至另一毂结构36，该另一毂结构36将驱动臂16以枢转的方式固定至第二后托架38。该后托架38安装至附接至机动车辆28的框架的安装托架26。

大致参照图1和图5至图7，电机组件22包括外壳结构76，该外壳结构76包括使轴沿相反的第一方向和第二方向旋转的位置感测及编码电机78。电机组件22固定至线性致动器组件20。更具体地，轴延伸至主壳体结构44中并且固定地紧固至与导程蜗杆自锁构件55联接的蜗轮54，使得电机78的激活将使自锁构件55沿相同的方向旋转，从而使得蜗轮54旋转，蜗轮54的旋转将引起滚珠螺杆构件52的旋转。外壳结构76通过多个第二紧固件固定至主壳体结构44。应了解的是，在一个实施方式中，当壳体组件12保持蜗轮和电机部件与外部环境密封时，外壳结构76可被认为是壳体组件12的一部分。

电子控制单元24以电子方式控制电机组件22以实现脚踏板12在收起位置、客舱进入位置和货厢侧台阶位置之间的运动。电子控制单元24安装在位于机动车辆28内远离壳体组件14的位置处。电子控制单元24电连接至电机组件22、至机动车辆28的线束并且至开关构件84，该开关构件84结合在机动车辆28的门86中。在另一实施方式中，电子控制单元24可以物理地安装至壳体组件14或至电机组件22，并且电连接至电机组件22。

在一个实施方式中，开关构件84是门致动开关构件，该门致动开关构件是机动车辆28的一部分并且由门86以常规的方式控制。线束将电力从车辆的电气系统通过电线构件88供给至脚踏板组件10的电子控制单元24。与车辆门86操作性地相互连接的常规的开关构件的结构和操作是公知的。本领域技术人员应理解的是，这些开关构件通过与其相关联的车辆门86的打开或关闭来切换，以接通或断开电气线路。电线构件90提供电子控制单元24与电机组件22之间的电连接，使得电子控制单元24可以将来自车辆的电气系统的电力供给至电机组件22以实现其双向操作。电线构件92提供电子控制单元24与门致动式开关构件84之间的电通信。

在一个实施方式中，开关构件84是门闩锁中的门半开开关(door ajar switch)。在收到来自门半开开关的指示车辆门86已被打开的信号时，电机组件22被激励以将脚踏板12从收起位置移动至客舱进入位置。在收到来自门半开开关的指示车辆门86已被关闭的信号时，电机组件22被激励以使脚踏板12返回收起位置。

脚踏板组件10具有至少一个止挡件，该至少一个止挡件位于致动器的内部和/或是外部止挡件。应了解的是，在一个实施方式中不存在外部止挡件。

在操作中，从脚踏板12处于收起位置开始，当车辆门86未闩锁并且从关闭位置向外枢转至打开位置时、与车辆门86相关联的开关构件84被激活并且发送控制信号至电子控制单元24。电子控制单元24响应于控制信号将适当的电压供给至电机组件22，以使得电机组件22开始沿第一旋转方向的旋转运动，这样将可操作地使得滚珠螺杆构件52旋转，以将旋转的输入转换成其线性运动，从而使得第一连杆72相对于第二连杆74绕接头75枢转，以将脚踏板12移动至客舱进入位置。具体地，电机78旋转导程螺杆55使得蜗轮54沿第一旋转方向旋转，其进而使滚珠螺杆构件52旋转。致动器轴管58能够与滚珠螺杆构件52一起旋转，并且使驱动臂16向外枢转离开机动车辆28以使脚踏板12移动至客舱进入位置。脚踏板12在客舱进入位置中的具体位置通过电机78以电子方式控制。电子控制单元24被编程以在电枢旋转预定数量的圈数之后停止电机78。因此，脚踏板12在客舱进入位置中的准确位置可以根据电机78被编程至停止的时间而变化。当电子控制单元24感测到脚踏板12已经到达客舱进入位置时，电子控制单元24切断电机78。

由于至少蜗轮54与滚珠螺杆构件52之间的接合，如已知的蜗轮54将不会被螺杆构件52反向驱动，因此在电机组件22被切断之后脚踏板12保持在客舱进入位置。具体地，导程螺杆55是自锁的并且将不被反向驱动。因此，由于所述接合，导程蜗杆55和/或蜗轮54将抵抗沿离开客舱进入位置和朝向收起位置的方向施加至驱动臂16的外力。

脚踏板12保持处于客舱进入位置直至机动车辆28的门86返回至关闭位置为止。当门86从打开位置向内地枢转至关闭位置时、与其相关联的开关构件84被激活并且发送信号至电子控制单元24。电子控制单元24响应于该信号将适当的电压供给电机组件22，该电机组件22将使驱动臂16枢转以使脚踏板12移动至收起位置。具体地，电机组件22的轴使导程螺杆55旋转，使得蜗轮54沿第二旋转方向旋转，其进而使滚珠螺杆构件52旋转。致动器轴管58能够与滚珠螺杆构件52一起旋转，并且使驱动臂16朝向机动车辆28向内地枢转以使脚踏板12移动至收起位置。

应了解的是，在一个实施方式中，至少两个止挡件位于驱动臂16和随动臂18上以抵接脚踏板12。驱动臂16包括形成在接头75与第二端70之间的位置处的收起止挡件82和端止挡件80。当板12已经到达收起位置时，脚踏板12抵接收起止挡件82以止挡脚踏板12的进一步运动。当板12已经到达货厢侧台阶位置时，脚踏板抵接端止挡件80以止挡脚踏板12的进一步运动。在一个实施方式中，收起止挡件82和端止挡件80包括由尿烷或其他适合的材料形成的缓冲件81。收起止挡件和电子控制单元24用于切断电机组件22的电机78。脚踏板12将继续朝向收起位置移动直至脚踏板抵接收起止挡件82为止。当脚踏板12碰撞收起止挡件82时，由于电机组件22遇到运动阻力而在电机组件22中产生电流尖脉冲。电流尖脉冲将被电子控制单元24即时地检测到。响应于电流尖脉冲，电子控制单元24切断电机78。同样地，脚踏板12将朝向货厢侧台阶位置继续移动直至脚踏板抵接端止挡件80为止。当脚踏板12碰撞端止挡件80时，由于电机组件22遇到运动阻力而在电机组件22中产生电流尖脉冲。电流尖脉冲将被电子控制单元24即时地检测到。响应于电流尖脉冲，电子控制单元24切断电机78。

参照图8，机动车辆28可包括输入构件，比如本体安装式开关96、端盖开关98或遥控钥匙，以启动脚踏板12进入及离开货厢侧台阶位置的运动。本体安装式开关96和端盖开关98可以通过电线构件100或通过无线连接方式电连接至电子控制单元24。本体安装式开关96用手能容易地触及到，并且端盖开关98可以由使用者的脚触及到。因此，脚踏板12可以是手动操作式的，或者在期望不用手操作脚踏板12的情况下是脚操作式的。脚踏板12可以从收起位置或者客舱进入位置移动入货厢侧台阶位置。在开关96、98或遥控钥匙中的一者被激活的情况下，信号被发送至电子控制单元24。电子控制单元24响应于该信号将适当的电压供给至电机组件22，以产生沿第一方向的旋转运动，其将将旋转的输入转换为线性运动，并且使驱动臂16连杆机构枢转以使脚踏板12移动至货厢侧台阶位置。

为了使脚踏板12移动离开货厢侧台阶位置并且进入收起位置，本体安装式开关96、端盖开关98或遥控钥匙被激活，其发送信号至电子控制单元24。电子控制单元24响应于该信号将适当的电压供给至电机组件22以产生沿第二旋转方向的旋转运动，其将将旋转的输入转换为线性运动，并且使驱动臂16连杆机构枢转以将脚踏板12移动至收起位置。具体地，电机组件22的电机轴使导程螺杆55旋转，使得蜗轮54沿第二旋转方向旋转，蜗轮54进而使滚珠螺杆构件52旋转。致动器轴管58与滚珠螺杆构件52一起旋转，并且使驱动臂16朝向机动车辆28向内地枢转以使脚踏板12移动至收起位置。当脚踏板12抵接驱动臂16上的收起止挡件82时，脚踏板12到达收起位置。当脚踏板12碰撞收起止挡件82时，由于电机组件22遇到运动阻力而在电机组件22中产生电流尖脉冲。电流尖脉冲将被电子控制单元24即时地检测到。响应于电流尖脉冲，电子控制单元24切断电机78。还期望的是，在替代性方案中，脚踏板12可以从货厢侧台阶位置移动至客舱进入位置。应了解的是，在一个实施方式中，用于线性致动的止挡件在内部，而不具有任何外部的止挡件。

本发明的描述实质上仅是示例性的，并且因此，不背离本发明的主旨的变型意在属于本发明的范围内。这些变型不应被认为是本发明的精神和范围的背离。

Claims (11)

1.一种用于具有乘客客舱和货厢的机动车辆的脚踏板组件，所述脚踏板组件包括：

至少一个安装托架，所述至少一个安装托架适于在所述机动车辆下方进行附接；

壳体组件；

线性致动器组件，所述线性致动器组件部分地设置在所述壳体组件内；

脚踏板，所述脚踏板可操作地联接至所述线性致动器组件并且能够相对于所述壳体组件在折叠于所述机动车辆下面的收起位置、从所述收起位置大致水平向外以供支承使用者进入或离开所述乘客客舱的客舱进入位置、以及设置成从所述收起位置大致水平向外并且相对于所述客舱进入位置靠后以供使用者从侧面进入所述货厢的货厢侧台阶位置之间移动，其中，所述客舱进入位置介于所述收起位置与所述货厢侧台阶位置之间；

驱动臂，所述驱动臂可操作地且可枢转地连接至所述线性致动器组件并且可操作地且可枢转地连接至所述脚踏板，所述驱动臂包括用于允许在所述机动车辆的下方安装所述脚踏板并且能够使所述脚踏板从所述机动车辆的下方水平向外延伸的偏移，

所述驱动臂可操作地联接至所述线性致动器组件和所述脚踏板，以使所述脚踏板以枢转的方式在所述收起位置、客舱进入位置以及货厢侧台阶位置之间移动，

所述驱动臂包括第一连杆，所述第一连杆在接头处以可枢转的方式连接至第二连杆，其中，所述第一连杆提供所述驱动臂的偏移，并且其中滚珠螺杆构件的旋转驱动所述第一连杆和所述第二连杆的绕所述接头的相对运动，以使所述脚踏板以枢转的方式在所述收起位置、客舱进入位置以及货厢侧台阶位置之间移动；以及

电机，所述电机可操作地联接至所述线性致动器组件用于沿相反的第一方向和第二方向驱动所述线性致动器组件，从而使所述脚踏板在所述收起位置、所述客舱进入位置以及所述货厢侧台阶位置之间水平移动。

2.根据权利要求1所述的脚踏板组件，其中，所述线性致动器组件包括可旋转的所述滚珠螺杆构件，所述可旋转的滚珠螺杆构件可操作地联接至所述电机，并且其中，所述滚珠螺杆构件的旋转驱动所述驱动臂的枢转运动。

3.根据权利要求1或2所述的脚踏板组件，其中，所述壳体组件包括管部分，并且所述滚珠螺杆构件设置在所述管部分内。

4.根据权利要求1或2所述的脚踏板组件，其中，所述线性致动器组件包括蜗杆构件和自锁构件，所述蜗杆构件和所述自锁构件靠近所述滚珠螺杆构件的一端可操作地联接并且设置在所述壳体组件内。

5.根据权利要求1或2所述的脚踏板组件，其中，所述线性致动器组件包括滚珠螺母，所述滚珠螺母可操作地连接至具有内部滚珠返回装置的所述滚珠螺杆构件。

6.根据权利要求1所述的脚踏板组件，其中，所述线性致动器组件还包括致动器轴管，所述致动器轴管可操作地联接至所述滚珠螺杆构件并且在另一端处联接至球面轴承，所述球面轴承可操作地联接至所述驱动臂的所述第一连杆。

7.根据权利要求1、2或6所述的脚踏板组件，其中，所述驱动臂包括收起止挡件和端止挡件，所述收起止挡件能够与所述脚踏板接合以使所述脚踏板停止在所述收起位置中，所述端止挡件能够与所述脚踏板接合以使所述脚踏板停止在所述货厢台阶侧位置中。

8.根据权利要求1、2或6所述的脚踏板组件，包括电子控制单元，所述电子控制单元可操作地联接至所述电机并且以电子方式控制所述电机的运行。

9.根据权利要求8所述的脚踏板组件，其中，所述电子控制单元被编程以在电枢旋转预定数量之后切断所述电机从而使所述脚踏板停止在所述客舱进入位置中。

10.根据权利要求7所述的脚踏板组件，包括电子控制单元，所述电子控制单元可操作地联接至所述电机并且以电子方式控制所述电机的运行。

11.根据权利要求10所述的脚踏板组件，其中，所述电子控制单元被编程以在电枢旋转预定数量之后切断所述电机从而使所述脚踏板停止在所述客舱进入位置中。

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