CN109844677A - 可变力电子车辆离合器踏板 - Google Patents

Abstract

一种电子车辆离合器踏板，其包括：踏板壳体；以及踏板臂，所述踏板臂联接到壳体并相对于其可旋转并且包括远侧鼓，该远侧鼓相对于踏板壳体可旋转并且限定包括具有不同斜率的多个表面段的接触表面。力杆绕踏板壳体可枢转并且具有抵靠踏板臂的鼓上的接触表面的第一端部。可压缩构件具有抵靠踏板臂的下表面的第一端部和抵靠力杆的第二端部的第二端部。踏板臂绕踏板壳体可旋转以导致力杆相对于踏板壳体的枢转并导致可压缩构件的第一端部对踏板臂施加可变力。

Description

可变力电子车辆离合器踏板

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2016年8月22日提交的美国临时专利申请序列号62/378,038的申请日的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用整体明确地并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种电子车辆离合器踏板，更具体地说涉及一种可变力电子车辆离合器踏板。

背景技术

车辆离合器踏板已在手动变速器车辆中使用多年。离合器踏板目前是机械式的并且包括机械离合器接合和脱离联动装置。具体地说，离合器踏板致动机械系统，该机械系统操作车辆的离合器并向驾驶员提供与离合器的脱离和接合相关的力反馈，从而允许驾驶员靠通过踏板感受力来控制离合器。

正在努力转型到全电子离合器踏板解决方案，以改进车辆效率和驾驶员舒适性。然而，简单地移除机械输出离合器系统并添加电子反馈导致踏板感觉不像离合器并且是不期望的，因为它不允许驾驶员发现并感觉离合器接合和脱离点。

发明内容

本发明涉及一种无机械联动装置的可变力电子车辆离合器踏板，其包括适于利用机械离合器接合和脱离联动装置来模拟离合器踏板的感觉和力的结构和特征。

本发明涉及一种电子车辆离合器踏板，其包括：壳体；踏板臂，所述踏板臂联接到壳体并相对于其可旋转并且包括远侧鼓，该远侧鼓相对于壳体可旋转并且限定包括具有不同斜率的多个表面段的接触表面；力杆，所述力杆绕壳体可枢转并且具有抵靠踏板臂的鼓上的接触表面的第一端部；以及可压缩构件，所述可压缩构件具有抵靠踏板臂的第一端部和抵靠力杆的第二端部的第二端部，借以踏板臂的旋转引起力杆的枢转以及由可压缩构件在踏板臂上施加大小变化的力。

在一个实施例中，接触构件安装在力杆的第一端部上并抵靠踏板臂的鼓的接触表面。

在一个实施例中，接触构件包括终止于远侧尖端中的头部，该远侧尖端抵靠踏板臂的鼓的接触表面。

在一个实施例中，插口限定在力杆的第一端部中，接触构件定位并安装在限定于力杆的第一端部中的插口中。

在一个实施例中，壳体或力杆中的一个包括一对槽，而踏板壳体或力杆中的另一个包括一对耳状物，所述一对耳状物分别延伸到所述一对槽中以用于安装力杆来绕壳体并相对于其作枢转运动。

在一个实施例中，鼓上的接触表面包括第一圆形表面段、与第一圆形表面段间隔开的第二圆形表面段、以及其间的细长直表面段，力杆上的接触构件适于沿着并靠着第一表面段、第二表面段和第三表面段滑动以用于在踏板臂上产生可变力。

本发明还涉及一种电子车辆离合器踏板，其包括：壳体，所述壳体包括一起限定内腔的基底和一对间隔开的侧壁；踏板臂，所述踏板臂联接到壳体并相对于其可旋转并且包括延伸到踏板壳体的腔中并在间隔开的侧壁之间的远侧鼓，该鼓包括具有外接触表面的鼻状物，该外接触表面包括具有不同长度和斜率的多个表面段；力杆，所述力杆绕壳体可枢转并且在第一端部处包括接触构件，该接触构件适于靠着鼓的鼻状物上的接触表面的多个表面段滑动接触；以及可压缩构件，所述可压缩构件具有抵靠踏板臂的下侧的第一端部和抵靠力杆的第二端部的第二端部，借以踏板臂绕踏板壳体可旋转以导致力杆相对于壳体的枢转并导致可压缩构件对踏板臂施加可变力。

本发明还涉及一种电子车辆离合器踏板，其包括：壳体，所述壳体包括具有一对间隔开的架状突出物的基底，所述架状突出物限定相应的间隔开的且共线的槽；力杆，所述力杆包括一对间隔开的耳状物，所述力杆以如下的关系落座于壳体的基底上：所述相应的一对耳状物落座于限定在相应的架状突出物中的相应槽中以用于安装力杆来绕壳体的基底作枢转运动；踏板臂，所述踏板臂延伸到壳体中并绕其可旋转并且包括与力杆的一个端部抵接接触的鼻状物；以及可压缩构件，所述可压缩构件包括抵靠力杆的另一端部的一个端部和抵靠踏板臂的下侧的另一端部，借以踏板臂相对于壳体的旋转引起踏板臂的鼻状物的旋转，踏板臂的鼻状物的旋转引起力杆的一个端部的运动，力杆的一个端部的运动引起力杆的枢转，力杆的枢转引起可压缩构件的压缩和在踏板臂上施加大小变化的力。

在一个实施例中，力杆包括安装在力杆的一个端部中的接触构件，该接触构件抵靠踏板臂的鼻状物。

在一个实施例中，接触构件包括终止于远侧尖端中的头部，该远侧尖端与踏板臂的鼻状物抵靠接触。

在一个实施例中，头部包括终止于远侧尖端中的一对成角度的表面。

在一个实施例中，接触构件包括颈部，该颈部延伸到限定在力杆的一个端部中的插口中以用于将头部安装到力杆。

在一个实施例中，鼻状物包括外表面，该外表面具有斜率和长度变化的多个表面段以用于在踏板臂上产生大小变化的力。

在一个实施例中，鼻状物的外表面包括第一和第二间隔开的圆形表面段和其间的直表面段。

本发明的其他优点和特征将从本发明的优选实施例、附图和随附权利要求的以下详细描述中更加显而易见。

附图说明

可以如下通过附图的描述来最好地理解本发明的这些和其他特征：

图1是根据本发明的可变力电子车辆离合器踏板的透视图；

图2是根据本发明的可变力电子车辆离合器踏板的分解透视图；

图3是本发明的踏板的力杆的放大透视图；

图4是本发明的踏板的力杆的放大分解透视图；

图5是本发明的踏板的力杆的放大垂直横截面视图；

图6是可变力电子离合器踏板的垂直横截面视图，其中踏板臂处于其空转脱离位置中；

图7是可变力电子车辆离合器踏板的垂直横截面视图，其中踏板臂处于中点接合旋转位置中；

图8是可变力电子车辆离合器踏板的垂直横截面视图，其中踏板臂处于其完全接合旋转位置中；以及

图9是根据本发明的电子车辆离合器踏板的踏板臂的力对行程的图。

具体实施方式

图1至图8描绘了根据本发明的可变力电子车辆离合器踏板10。

踏板10包括踏板壳体12，该踏板壳体包括一起限定内部中心壳体腔16的以下各者：基底13；相对地间隔开的、平行的和径向相对置的侧壁15，所述侧壁从相应侧壁15的相应外部纵向边缘大致垂直地向上和向外延伸；后壁17，所述后壁从基底13的横向细长后边缘大致向上和向外延伸；以及顶壁19。基底13还包括并限定多个拐角支架21，这些拐角支架限定相应的贯通孔以用于将踏板10安装到车辆(未示出)的地板(未示出)。

参考图2，壳体12包括一对内部细长的架状突出物或平台23，所述架状突出物或平台从相应侧壁15的内表面向外延伸并进一步从壳体12的基底13的顶外面向上和向外凸出。架状突出物23中的每一个包括并限定大致半圆形的颊板或凹部或沟槽或槽25。在所示的实施例中，相应的架状突出物23以与壳体12的中心纵向轴线L间隔开并在其相对侧上且大致与其平行的关系延伸，其中相应沟槽25以相对且径向相对置的共线关系定位。

侧壁15中的每一个还包括内部细长肩部27，该内部细长肩部在相应的架状突出物23的外部上表面和相应侧壁15的顶表面之间延伸。相应肩部27以垂直于纵向轴线L并在其相对侧上的关系延伸，并且以在限定于相应的架状突出物17中的相应沟槽20的尾部并与其间隔开的关系位于壳体12中。

侧壁15中的每一个还限定以垂直于纵向轴线L的方向的关系和方向在其相应的内表面和外表面之间延伸的轴贯通孔口26。贯通孔口26以径向相对置且共线的关系定位，并且在纵向轴线L的方向上位于相应侧壁15中并且在相应沟槽25和相应侧壁15中的相应肩部27之间并与这两者间隔开。贯通孔口26中的每一个适于接收环形轴承40。

踏板10进一步包括细长的踏板臂30，该踏板臂包括远侧脚接触垫31和近侧鼓32，该近侧鼓以如下的关系延伸到踏板壳体12的内腔16中：踏板臂30位于基底13上方并且在相应的壳体侧壁15之间。踏板臂30限定贯通孔或孔口36，该贯通孔或孔口终止于鼓32的相对侧面中并且以垂直于壳体纵向轴线L的关系和方向延伸。细长的大致为圆柱形的踏板轴34延伸穿过鼓贯通孔或孔口36和相应的壳体侧壁贯通孔口26以及相应的轴承40，以用于将踏板臂30安装在壳体16中用来在壳体16中并相对于其作顺时针和逆时针旋转。

踏板10更进一步包括组件，该组件用于当脚踏力施加到踏板臂30并且踏板臂30相对于壳体12旋转时在踏板臂30上创造和产生可变阻力，如下文更详细地讨论的。

该可变力组件最初包括凸块或鼻状物或突起50，该凸块或鼻状物或突起从踏板鼓32的远端向外延伸并且包括外接触表面52，该外接触表面在所示的实施例中具有长度、斜率、形状和取向不同的多个外接触区段或段52a、52b和52c，更具体地说第一圆形或弯曲拐角区段或段52a；细长的前区段或段52b，其从第一圆形或弯曲拐角区段或段52a的端部延伸；以及第二圆形或弯曲拐角区段52c，其与第一圆形或弯曲区段52a相对并间隔开并且从前段或区段52b的端部延伸，该端部与前段或区段52b的联接到第一圆形或弯曲拐角区段52a的端部相对。

因此，在所示的实施例中，前区段52b位于第一圆形区段52a和第二圆形区段52c之间并联接到这两者。

该图描绘了鼓鼻状物或突起50的一个实施例，更具体地说其区段或段52a至52c的一个实施例，其中已选择了区段或段52a至52c的数目、长度、斜率、形状、位置和取向以产生大小变化的踏板阻力，如图9中所示。然而，应理解，取决于所期望的应用，鼓鼻状物或突起50可以包括具有不同的长度、斜率、形状、取向和位置的区段或段以产生不同的可变踏板力。

可变力组件还包括枢转力板或杆60，该枢转力板或杆包括中心细长主体62和一对相对且间隔开的远端64和66。枢转杆60的远端64包括并限定环形插口68，该环形插口适于接收可压缩构件80的远端84，如下文更详细地讨论的。枢转杆60的远端66包括并限定内部插口或开口70和钻孔71(图4和图5)，该内部插口或开口和钻孔一起适于接收和收容单独的鼓鼻状物接触构件72，该鼓鼻状物接触构件包括适于与鼓鼻状物50的区段或段52a至52c抵接摩擦滑动接触的头部73，如下文也更详细地讨论的。

在所示的实施例中，头部73大致为箭头形的，并且包括终止于远侧弯曲点或尖端74中的一对会聚且成角度的外表面72a和72b。细长颈部76从头部73的下部部分整体地向外悬垂和延伸。一对凹部或槽72c和72d限定在相应表面72a和72b的下侧中并延伸到其中。如图3和图5中所示，接触构件72被接收和收容在枢转杆60中，其颈部76延伸穿过限定在枢转杆60的端部66中的钻孔71，头部73落座于限定在枢转杆60的端部中的插口70中，并且在杆60的端部66中的一对叉形物75延伸到接触构件72的头部73中的相应凹部或槽72c和72d中以用于将接触构件72安装到杆60的端部66。

枢转杆60附加地限定从枢转杆60的主体62的相应外侧面向外突出的一对径向相对置且共线的耳轴或耳状物或突起63(图3和图4)。在所示的实施例中，耳状物63大致居中地定位在枢转杆60上，并位于主体62上且在枢转杆60的相应端部64和66之间并与这两者间隔开。

枢转杆60以如下的关系定位并安装在踏板壳体12的内腔16中，其中：枢转杆60在与踏板壳体12的纵向轴线L相同的方向上、更具体地说以与其共线的关系延伸；其相应耳状物63落座于限定在相应的架状突出物23(所述相应的架状突出物限定在踏板壳体12的内部中)中的相应沟槽23中以用于将杆60枢转并安装在壳体12中来相对于壳体12并绕其作枢转运动；枢转杆60的端部66以与鼓32的鼻状物50成相对的关系定位，更具体地说以如下的关系定位：鼻状物接触构件72的尖端74与鼓32的鼻状物50的外表面52抵接摩擦滑动接触；并且枢转杆60的相对端部64与可压缩构件80的端部抵接接触。

因此，根据本发明，枢转杆60以如下的关系定位并安装在壳体12的内腔16中：与壳体12的基底13的外顶表面间隔开、相对、在上方并且成大致平行的关系；与鼓32和踏板臂30的下侧相对且间隔开并且在下方，更具体地说，枢转杆60位于壳体基底13和踏板臂30之间并与这两者间隔开；处于在纵向轴线L的方向上的关系和位置，其中，枢转杆60上的相应耳状物63位于鼓鼻状物50和壳体12的基底13的端部之间并与这两者间隔开；并且此外，其中，杆60适于响应于踏板臂30的旋转而绕由限定在相应的内部壳体架状突出物23中的相应沟槽25和耳状物63限定的枢转点作枢转或上下摇摆运动，如下文更详细地讨论的。

可变力组件更进一步包括可压缩构件80，该可压缩构件在所示的实施例中呈一对伸缩式螺旋压缩弹簧80a和80b的形式，所述伸缩式螺旋压缩弹簧以如下的关系定位并安装在踏板10中：相应的压缩弹簧80a和80b的第一远端定位并落座于限定在踏板臂30的下面或下侧中的环形插口31中，并且相应的压缩弹簧80a和80b的相对的第二远端定位并落座于限定在杆60的远端64中的环形插口68中。

因此，在所示的实施例中，可压缩构件80以如下的关系和位置位于并定位在踏板10中：在踏板臂30的鼓32和鼻状物50的尾部；在壳体12的基底13和踏板臂30的下侧之间延伸；并且在大致横向于壳体12的基底13和纵向轴线L的方向上。

踏板10更进一步包括用于感测踏板臂30的位置的组件，该组件在所示的实施例中是在例如让与给CTS公司的美国专利号6,515,473中公开的类型的非接触式传感器组件。

因此，在所示的实施例中，磁铁100安装到踏板臂30的鼓32，并且霍尔传感器102安装在印刷电路板104上，该印刷电路板安装到传感器连接器90的端部。连接器90安装到并延伸穿过踏板壳体12的后壁17，其中霍尔传感器102以与磁铁100间隔开且相对的关系位于内部壳体腔16中。

霍尔传感器102适于感测电压的变化，电压的变化由磁场的变化造成，磁场的变化由磁铁100相对于霍尔传感器102的位置的变化造成，磁铁100相对于霍尔传感器102的位置的变化由踏板臂30相对于踏板壳体12的旋转位置的变化造成，所有这些变化都用于确定踏板臂30的位置并且引导踏板10的车辆电子控制单元(ECU)(未示出)启动某些车辆操作条件，包括例如用于齿轮变速的离合器接合和脱离条件。

更进一步地，并且虽然未在任何图中示出，但是踏板10包括以下附加特征：双磁铁非接触式传感器设计压配合到踏板臂14的鼓32中(如果为冗余/ASIL B所要求的)，抑或为单磁铁非接触式传感器设计；连接器和压配合PCA/柔性销结合到踏板壳体12的一个侧壁15中；用于双斜率输出的8至10销连接器和用于开关的12V电源；以及印刷电路组件(PCA)，其包括适于将电斜率用作开关条件的内部电子器件。

现在将描述踏板10的操作，该操作用于在踏板臂30上创造并产生大小增加和减小的可变力，如图9的曲线图中所表示。

图1和图6描绘了踏板10(更具体地说，其踏板臂30)相对于踏板壳体12处于其空转或脱离位置和取向中。在该位置中，并且如图3中所示，杆60上的接触构件72以抵靠鼻状物50的第一圆形区段52a的尾端和鼻状物50的前段52b的前端的关系定位。此外，在该位置中，杆60以与壳体12的基底13的外表面大致平行且间隔开的关系定位，并且可压缩构件80完全延伸而不被压缩。

踏板臂30适于从其图6的脱离位置顺时针旋转到其图7和图8的接合位置中以用于在踏板臂30上产生可变力，如下文更详细地描述的。

根据本发明，踏板臂30的顺时针旋转导致和引起踏板臂30的鼓32的顺时针旋转，踏板臂30的鼓32的顺时针旋转转而导致和引起鼓32的鼻状物50的顺时针旋转，鼓32的鼻状物50的顺时针旋转由于鼻状物50的斜率和形状以及尺寸(更具体地说，其前表面段52b的斜率和形状)导致接触构件72(更具体地说，杆60的头部73)靠着并沿着鼻状物50的前表面段52b的长度的滑动运动，该滑动运动转而导致和引起杆60的端部66在壳体12的基底13的外顶面的方向上朝向该外顶面的向下枢转运动，该向下枢转运动转而导致和引起杆60的相对端部64的远离基底13和在踏板臂30的下侧的方向上的向上枢转运动，该向上枢转运动转而导致和引起可压缩构件80的压缩，该压缩转而导致可压缩构件80的抵靠踏板臂30的下侧的端部对踏板臂30的下侧施加力，这转而引起在踏板臂30的脚接触垫31上施加由车辆操作者的脚感觉到的阻力。

根据本发明，鼓32的鼻状物50的长度、斜率、构造和尺寸(更具体地说，其外表面52的外接触表面段52a至52c的长度、斜率和构造)、杆60的长度、以及可压缩构件80的长度和尺寸经选择和设计成响应于踏板臂30的行程来产生并创造可变地最初增加、然后减小、然后增加的前进和后退踏板冲程或阻力，如图9中图解地示出，根据本发明，该踏板冲程或阻力适于利用机械离合器接合和脱离联动装置来模拟施加在离合器踏板中的可变离合器力。

踏板的电输出可以是具有双开关的单斜率输出抑或是双斜率输出以通过双冗余ASIC保护ASIL要求。双斜率电路将允许使用若干斜率来启动开关条件。

在不脱离本发明的新颖特征的精神和范围的情况下，可以实现上述实施例的众多变化和修改。将理解，不旨在或不应推断关于本文中所说明的可变力电子车辆离合器踏板的限制。当然，旨在由所附权利要求涵盖落入权利要求的范围内的所有此类修改。

Claims (14)

1.一种电子车辆离合器踏板，其包括：

壳体；

踏板臂，所述踏板臂联接到所述壳体并相对于其可旋转并且包括远侧鼓，所述远侧鼓相对于所述壳体可旋转并且限定包括具有不同斜率的多个表面段的接触表面；

力杆，所述力杆绕所述壳体可枢转并且具有抵靠所述踏板臂的所述鼓上的所述接触表面的第一端部；以及

可压缩构件，所述可压缩构件具有抵靠所述踏板臂的第一端部和抵靠所述力杆的第二端部的第二端部；

借以所述踏板臂的旋转引起所述力杆的枢转以及由所述可压缩构件在所述踏板臂上施加大小变化的力。

2.根据权利要求1所述的电子车辆离合器踏板，其还包括接触构件，所述接触构件安装在所述力杆的所述第一端部上并抵靠所述踏板臂的所述鼓的所述接触表面。

3.根据权利要求2所述的电子车辆离合器踏板，其中所述接触构件包括终止于远侧尖端中的头部，所述远侧尖端抵靠所述踏板臂的所述鼓的所述接触表面。

4.根据权利要求3所述的电子车辆离合器踏板，其还包括限定在所述力杆的所述第一端部中的插口，所述接触构件定位并安装在限定于所述力杆的所述第一端部中的所述插口中。

5.根据权利要求1所述的电子车辆离合器踏板，其中所述壳体或所述力杆中的一个包括一对槽，而所述踏板壳体或所述力杆中的另一个包括一对耳状物，所述一对耳状物分别延伸到所述一对槽中以用于安装所述力杆来绕所述壳体并相对于其作枢转运动。

6.根据权利要求2所述的电子车辆离合器踏板，其中所述鼓上的所述接触表面包括第一圆形表面段、与所述第一圆形表面段间隔开的第二圆形表面段、以及其间的细长直表面段，所述力杆上的所述接触构件适于沿着并靠着所述第一表面段、第二表面段和第三表面段滑动以用于在所述踏板臂上产生可变力。

7.一种电子车辆离合器踏板，其包括：

壳体，所述壳体包括一起限定内腔的基底和一对间隔开的侧壁；

踏板臂，所述踏板臂联接到所述壳体并相对于其可旋转并且包括延伸到所述踏板壳体的所述腔中并在所述间隔开的侧壁之间的远侧鼓，所述鼓包括具有外接触表面的鼻状物，所述外接触表面包括具有不同长度和斜率的多个表面段；

力杆，所述力杆绕所述壳体可枢转并且在第一端部处包括接触构件，所述接触构件适于靠着所述鼓的所述鼻状物上的所述接触表面的所述多个表面段滑动接触；以及

可压缩构件，所述可压缩构件具有抵靠所述踏板臂的下侧的第一端部和抵靠所述力杆的第二端部的第二端部；

借以所述踏板臂绕所述踏板壳体可旋转以导致所述力杆相对于所述壳体的所述枢转并导致所述可压缩构件对所述踏板臂施加可变力。

8.一种电子车辆离合器踏板，其包括：

壳体，所述壳体包括具有一对间隔开的架状突出物的基底，所述架状突出物限定相应的间隔开的且共线的槽；

力杆，所述力杆包括一对间隔开的耳状物，所述力杆以如下的关系落座于所述壳体的所述基底上：所述相应的一对耳状物落座于限定在所述相应的架状突出物中的所述相应槽中以用于安装所述力杆来绕所述壳体的所述基底作枢转运动；

踏板臂，所述踏板臂延伸到所述壳体中并绕其可旋转并且包括与所述力杆的一个端部抵接接触的鼻状物；

可压缩构件，所述可压缩构件包括抵靠所述力杆的另一端部的一个端部和抵靠所述踏板臂的下侧的另一端部；

借以所述踏板臂相对于所述壳体的旋转引起所述踏板臂的所述鼻状物的旋转，所述踏板臂的所述鼻状物的所述旋转引起所述力杆的所述一个端部的运动，所述力杆的所述一个端部的所述运动引起所述力杆的枢转，所述力杆的所述枢转引起所述可压缩构件的压缩和在所述踏板臂上施加大小变化的力。

9.根据权利要求8所述的电子车辆离合器踏板，其中所述力杆包括安装在所述力杆的所述一个端部中的接触构件，所述接触构件抵靠所述踏板臂的所述鼻状物。

10.根据权利要求9所述的电子车辆离合器踏板，其中所述接触构件包括终止于远侧尖端中的头部，所述远侧尖端与所述踏板臂的所述鼻状物抵靠接触。

11.根据权利要求11所述的电子车辆离合器踏板，其中所述头部包括终止于所述远侧尖端中的一对成角度的表面。

12.根据权利要求10所述的电子车辆离合器踏板，其中所述接触构件包括颈部，所述颈部延伸到限定在所述力杆的所述一个端部中的插口中以用于将所述头部安装到所述力杆。

13.根据权利要求8所述的电子车辆离合器踏板，其中所述鼻状物包括外表面，所述外表面具有斜率和长度变化的多个表面段以用于在所述踏板臂上产生大小变化的所述力。

14.根据权利要求13所述的电子车辆离合器踏板，其中所述鼻状物的所述外表面包括第一和第二间隔开的圆形表面段和其间的直表面段。