CN210309927U - 一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板，包括脚踏板、底板及滚轮部件，脚踏板通过踏板轴与底板铰接，脚踏板底部设有支耳，支耳上设有传感器轴，滚轮部件通过传感器轴安装在脚踏板与底板之间，滚轮部件带动传感器轴顺时针或逆时针转动，转动过程中，滚轮部件的滚轮滚动支持在底板上侧面；所述传感器轴上设有迟滞机构。迟滞机构包括第一阻尼片、第二阻尼、压簧、垫片、螺钉及防尘罩。该迟滞机构可将驾驶员脚部对脚踏板施加的踩踏力转化为第一阻尼片与第二阻尼片之间的转动摩擦，即产生摩擦阻尼力，且阻尼力的力值曲线与踏板力保持相同的趋势，驾驶过程将变得更加平稳。

Description

一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板

技术领域

本实用新型涉及汽车制造技术领域，具体涉及一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板。

背景技术

随着汽车行业的迅猛发展，用于汽车的机械式电子油门踏板已逐渐被电子式油门踏板取代。电子式油门踏板通过电子信号来控制油门开合，具有高精度、低影响、长寿命等优点。电子式油门踏板分为悬挂式和踏板式两种。地板式踏板的驾驶舒适性要优于悬挂式油门踏板，且踏板式踏板在极限状态下(断裂)的安全性要高于悬挂式踏板。

在经济与科技不断发展的今天，汽车的造型和马力不断在革新，驾驶舒适性要求也越来越高。汽车行驶过程中油门踏板的位置由人脚控制，遇到颠簸路面时，踏板位置便很难保持稳定，直接影响踏板输出电信号的稳定性，对驾驶汽车造成很大不便，同时也会增加驾驶员的驾车疲劳感，影响乘车舒适性。

电子油门踏板作为车辆加减速的载体，若能使电子油门踏板具有迟滞产生机构，在驾驶过程中始终保持稳定的迟滞效果，便于驾驶员很好地控制踏板位置，提高驾驶舒适性，同时降低驾驶员脚部的疲劳感，这也是间接性地提高了驾驶安全性，减少了交通事故的发生。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板，通过在踏板式电子油门踏板上增加迟滞产生机构，在驾驶过程中产生稳定的迟滞效果，方便驾驶员很好地控制踏板位置，提高驾驶舒适性。

为此，本实用新型采用的技术方案是：

一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板，包括脚踏板、底板及滚轮部件，脚踏板通过踏板轴与底板铰接，脚踏板底部设有支耳，支耳上轴设有传感器轴，滚轮部件通过传感器轴安装在脚踏板与底板之间，滚轮部件带动传感器轴顺时针或逆时针转动，转动过程中，滚轮部件的滚轮滚动支持在底板上侧面；所述传感器轴上设有迟滞机构。

进一步地，所述迟滞机构包括第一阻尼片、第二阻尼片、压簧、垫片及螺钉；传感器轴的第一端伸出脚踏板支耳，第一阻尼片活动穿过传感器轴的第一端固定安装在脚踏板支耳的外侧面上，第二阻尼片穿过传感器轴的第一端通过卡合结构与传感器轴连接，第二阻尼片随传感器轴同步转动且可沿传感器轴轴向滑动；第一、第二阻尼片相对的两端面设有相适配的旋转凸台，在初始状态下两旋转凸台嵌合成一体，两台面完全贴合，在踩踏脚踏板时两旋转凸台分离，两凸台的顶面摩擦转动连接；第二阻尼片的另一端面设有凹槽，压簧安装在所述凹槽内，螺钉依次穿过垫片、压簧紧固在传感器轴的第一端的端面上，压簧的一端抵靠凹槽，另一端抵靠垫片。

在初始状态下，两个旋转凸台面完全贴合，当传感器轴带动第二阻尼片转动时，通过旋转凸台的旋转实现压簧工作高度的变化，产生轴向正压力，两个旋转凸台在正向压力作用下相互摩擦，从而产生摩擦阻尼力，产生迟滞效应。

进一步地，所述旋转凸台包括周向均匀分布的三个梯形凸台，相邻两凸台之间形成凹槽；第一阻尼片的凸台与第二阻尼片的凹槽适配，第一阻尼片与第二阻尼片通过凸台与凹槽配合形成嵌合连接；每一凸台均包括一个顶面及沿阻尼片径向设置的两个侧面，所述顶面与两侧面形成梯形结构，沿阻尼片旋转方向逐渐抬升的侧面为梯形面，所述梯形面由若干沿阻尼片径向延伸的小斜面连接而成。更进一步地，所述若干小斜面自下而上斜率逐渐递减。

采用三个旋转凸台作为摩擦面，以保证承载力的均衡性，空档的30度范围内倒角以保证壁厚均匀性。

进一步地，所述压簧为圆柱压簧。圆柱压簧可以产生一个线性的力值，且力值可以控制，可与踏板力保持相同的趋势。

进一步地，所述卡合结构为设于传感器轴的第一端的第一切面及设于第二阻尼片中心通孔上的第二切面，第一切面与第二切面契合限定第二阻尼片与传感器轴的相对转动，第二阻尼片在传感器轴的第一切面上作轴向滑动。

进一步地，所述踏板轴上套装有踏板扭簧，踏板扭簧的上端与脚踏板连接，下端与底板连接。

进一步地，所述传感器轴上自内向外依次套装有内套管、内扭簧、外套管及外扭簧；内套管套在传感器轴上与传感器轴间隙配合连接，内扭簧及外扭簧的一端与脚踏板连接，另一端与滚轮部件连接。

当踏板受外力运动时，内外扭簧及踏板扭簧为整个踏板运动提供初始力及回弹力。

进一步地，所述滚轮部件包括滚轮支架及滚轮，滚轮支架的上端套装在传感器轴上与传感器轴同步转动，滚轮支架的下端通过转轴连接滚轮。

进一步地，所述传感器轴主体由工程塑料制成，传感器轴的第一端设有铜镶件，所述铜镶件与传感器主体通过注塑合为一体。

传感器轴主体为工程塑料，可有效减小油门踏板的重量及成本。传感器轴第一端设有铜镶件，通过注塑合为一体，简化模具结构，且在注塑中铜镶件与塑料体接触的地方不易松脱或出现裂缝。

本实用新型的有益效果：

1：本实用新型的电子油门踏板通过在脚踏板及滚轮部件之间设置迟滞机构，该迟滞机构可将驾驶员脚部对脚踏板施加的踩踏力转化为第一阻尼片与第二阻尼片之间的转动摩擦，即产生摩擦阻尼力，且阻尼力的力值曲线与踏板力保持相同的趋势，驾驶过程将变得更加平稳。

2：本实用新型的迟滞机构可拆卸的安装在脚踏板侧边，检修安装方便。

附图说明

图1是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的结构示意图。

图2是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的迟滞机构的分解图。

图3是图1的分解图。

图4是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的脚踏板的结构示意图，图4(b)为主视图，图4(a)为左视图，图4(c)为右视图。

图5是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的滚轮部件结构示意图；图5(b)为主视图，图5(a)左视图，图5(c)右视图。

图6是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的传感器轴的结构示意图。

图7是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的传感器轴的铜镶件的结构示意图。

图8是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的第一阻尼片的结构示意图；图8(a)示出其顶面结构，图8(b)示出其底面的定位结构。

图9、图10是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的第二阻尼片的结构示意图；

图9是立体结构示意图；图10(a)是图9的左侧视图，图10(b)是图10(a)的剖视图。

图11是示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的第一、第二阻尼片在初始状态下的连接示意图。

图12示出本实用新型第1实施方式的电子油门踏板的迟滞结构的受力分析示意图。

符号说明：

1 底板

2 脚踏板

3、4、6、7 踏板轴衬套

5 踏板扭簧

8 开口挡圈

9 踏板轴

10 传感器轴

11、13 垫片

12 自润滑轴承

14 内套管

15 外套管

16 传感器轴衬套

17 内外扭簧

18 滚轮部件

19 电子盒

20、21 螺钉

22 第一阻尼片

23 第二阻尼片

24 圆柱压簧

25 垫片

26 螺钉

27 防尘罩。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及一种优选的实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

在以下的描述中，以图1所示电子油门踏板为例，脚踏板与底板结合的一端为所述电子油门踏板的前端，反之为后端。

第1实施方式

参阅图1及图2，一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板，包括底板1、脚踏板2及滚轮部件18。脚踏板2通过踏板轴9与底板1铰接，滚轮部件18通过传感器轴10安装在脚踏板2与底板1之间，传感器轴10伸出脚踏板的一端设有迟滞机构。迟滞机构包括第一阻尼片22、第二阻尼片23、压簧24、垫片25、螺钉26及防尘罩27。电子盒19固定在脚踏板的另一端。

下面参照附图对底板1、脚踏板2及滚轮部件18的结构及连接关系做具体说明。

参阅图4，脚踏板2的前端设有两个圆台形支持部，两支持部中分别设有通孔2-1、2-2。两支持部之间贯穿脚踏板厚度方向设有1个小圆孔2-5。脚踏板底部的中部设有两只支耳，支耳上设有两个通孔2-6、2-7，通孔2-6的外侧设有两个通孔2-3、2-4，通孔2-7的外侧设有三个小圆孔2-8及三个卡槽2-9，小圆孔2-8与卡槽2-9交错设置。脚踏板后端的筋部设有两条长槽2-10、2-11。

参阅图3，底板1的前端设有两个圆台形支持部，两支持部中分别设有通孔1-1、1-2，两支持部之间贯穿底板厚度方向设有1个小圆孔1-3。

参阅图3，踏板轴9的第一端设有环形槽9-1。

脚踏板与底板的连接方式为：参阅图3及图4，将踏板轴衬套3、4、6、7分别置于通孔1-1、1-2、2-1、2-2内，将底板前端的两个支持部置于脚踏板前端的两个支持部内侧，通孔1-1、1-2、2-1、2-2对正，踏板轴9的第一端依次穿过通孔2-1、通孔1-1、踏板扭簧5、通孔1-2、通孔2-2后，将开口挡圈8卡在环形槽9-1中限位。脚踏板2可绕底板1做顺时针或逆时针的转动。踏板扭簧5的上端5-1穿在脚踏板2的孔2-5中，下端5-2穿在底板1的孔1-3中。金属踏板轴9与脚踏板2、底板1接触的地方均设置衬套，衬套与踏板轴为间隙配合，保证脚踏板转动更平稳，减少踏板轴与脚踏板的摩擦。

参阅图5，滚轮部件18包括滚轮支架及滚轮，滚轮支架包括两只侧支架，两侧支架通过铆钉轴18-3连接，滚轮通过转轴安装在两只侧架的前端，两侧支架的后端设有两个通孔18-1、18-2，两通孔内分别设有两个切面18-1-1、18-1-2，18-2-1、18-2-2。

参阅图5、图6，传感器轴10的第一端设有铜镶件10-1，铜镶件10-1与传感器轴10通过注塑合为一体。铜镶件10-1内设有螺纹孔，螺纹型号为M4×8。传感器轴10为阶梯轴，第一端为小端，小端阶梯轴上设有切面10-2，中端阶梯轴上设有上下两个切面10-3、10-4，大端阶梯轴内设有空腔，空腔内安装磁片。

滚轮部件与脚踏板的连接方式为：

参阅图3，首先将内外扭簧安装在内外套管上组成一个弹性组件，外套管15套在内套管14外，内扭簧套在内套管14外，外扭簧套在外套管15。

滚轮部件及组装好的弹性组件置于脚踏板的两支耳内，通孔2-6、2-7、18-1、18-2对正，自润滑轴承12套在通孔2-6内，传感器轴衬套16套在通孔2-7内。传感器轴10的第一端依次穿过垫片11、通孔2-6、垫片13、通孔18-1、内套管14、通孔2-7、通孔18-2将脚踏板及滚轮部件连接起来，内外扭簧的一端17-1分别卡在缺口槽2-11、2-10处，另一端17-2勾在滚轮部件的铆钉轴18-3上，传感器轴10的第一端延伸出脚踏板的支耳，传感器轴10的大端卡在通孔2-6的外侧，电子盒19通过螺钉20、21固定在脚踏板2上的通孔2-3、2-4上。通过切面18-1-1、18-1-2、10-3、10-4限位，传感器轴随滚轮部件的运动顺时针或者逆时针转动，传感器轴10与自润滑轴承12及传感器轴衬套16为间隙配合，自润滑轴承12及传感器轴衬套16分别与通孔2-6及通孔2-7过盈配合，传感器轴10只转动不会产生轴向滑动。当踏板受外力运动时，内外扭簧及踏板扭簧为整个踏板运动提供初始力及回弹力。

参阅图8，第一阻尼片22设有中心通孔22-1，第一端面设有三个小圆柱22-2，三个小圆柱22-2周向均匀分布；第二端面设有三个旋转凸台22-3，三个旋转凸台22-3周向均匀分布，每一个旋转凸台22-3均包括一个顶面22-3-1及沿阻尼片径向设置的两个侧面，顶面与两侧面形成梯形结构。沿阻尼片旋转方向，如图8(a)箭头所示方向，逐渐抬升的侧面为梯形面，所述梯形面由若干沿阻尼片径向延伸的小斜面22-3-2连接而成，所述若干小斜面自下而上斜率逐渐递减。另一侧面自顶面22-3-1向另一凸台的梯形面平滑过渡在最低处设有一段与顶面22-3-1适配的底部，该底部及侧面与后一个凸台的梯形面形成凹槽22-4。

参阅图9、图10，第二阻尼片23设有中心通孔23-1，中心通孔23-1内设有切面23-1-1。第二阻尼片23的第一端面设有凹槽23-5，第二端面设有三个旋转凸台23-3，旋转凸台23-3的结构设计与第一阻尼片22的相同，小斜面23-3-2与小斜面22-3-2适配，第二阻尼片的凹槽23-4与第一阻尼片的凸台22-3-1适配，第二阻尼片的凸台23-3-1与第一阻尼片的凹槽22-4适配。两阻尼片配合在一起时，第一阻尼片的顶面22-3-1、凹槽22-4的内表面与第二阻尼片的顶面23-3-1、凹槽23-4的内表面完全贴合。

迟滞机构的安装方式为：

参阅图2，第一阻尼片22通过其中心通孔22-1活动套在传感器轴10的第一端，第一阻尼片2第一端的三个小圆柱22-2与脚踏板的三个小圆孔2-8过盈配合，通过按压将阻第一尼片22装配在脚踏板2上，第一阻尼片的第二端面朝外。

第二阻尼片23通过其中心通孔23-1套在传感器轴10的第一端，切面23-1-1与切面10-2契合形成卡合结构，第二阻尼片23随着传感器轴转动，且可沿传感器轴的切面10-2轴向滑动。第二阻尼片23的第二端面与第一阻尼片22的第二端面相对。

螺钉26依次穿过垫片25、压簧24拧紧在铜镶件10-1的螺纹孔内，通过螺钉胶防止螺钉26松动。防尘罩27设有三个卡扣27-1，卡扣27-1与脚踏板的卡槽2-9过盈配合，防尘罩27罩在迟滞机构上，可有效防止灰尘进入阻尼片的摩擦面而影响迟滞力。

初始状态下，第一阻尼片22与第二阻尼片贴合成一体，如图11所示。压簧24处于自由伸展状态，压簧一端抵靠凹槽23-5的底面，另一端抵靠垫片25。通过电笔扭力控制螺钉26深入长度，即控制压簧24的压缩高度。

结合附图12，进一步说明本实用新型的工作原理如下：

在汽车行驶中，驾驶员脚部对脚踏板2施加外力，脚踏板2绕踏板轴9转动，脚踏板下压对滚轮部件18施加向前滚动的力，滚轮部件18将带动传感器轴发生转动，在脚踏板下压的压力作用下，第一阻尼片推动第二阻尼片23沿着传感器轴10向外侧移动，第二阻尼片的旋转凸台23-3沿第一阻尼片22的旋转凸台22-3逐渐爬升，直至第一阻尼片的凸台顶面22-3-1与第二阻尼片的凸台顶面23-3-1接触，传感器轴10随之发生转动，第二阻尼片23随着传感器轴一起转动，第二阻尼片向外侧移动对压簧24产生挤压，压簧变形对第二阻尼片23产生轴向正压力，两个旋转凸台在正向压力作用下相互摩擦，从而产生摩擦阻尼力，且阻尼力的力值曲线与踏板力可保持相同的曲线，使得驾驶过程更平稳。

为使阻尼力的力值曲线与踏板力可保持相同的曲线，特选用圆柱压簧24，其能够产生一个线性的力值。

为保证阻尼力递增的线性，避免出现剧增的想象，对旋转凸台梯度进行如下设计：

假设踏板行程角为α，传感器旋转角为β，第二阻尼片与传感器轴同步转动，则第二阻尼片的旋转角度与传感器旋转角度相同。

根据本实用新型的油门踏板的结构特征建立本实用新型油门踏板的连杆旋转结构，如图12所示，则踏板行程角α与传感器旋转角为β的关系式如下：

α′＝(180°-γ)

g＝c×sinα′＝c×sin(180°-γ)

f＝a×sin(α-α′)＝a×sin(α-(180°-γ))

β′＝90°-(α-α′)＝90°-(α-(180°-γ))

g+f＝b×cos(β-β′)

故

c×sin(180-γ)+α×sin(α-(180°-γ))＝b×cos(β-(90°-(α-(180°-γ))))

则计算出阻尼片2旋转角度与脚踏板旋转角度关系如下：

β＝270°-α-γ+arccos((α×sin(α+β-180°)+c×sin(180°-γ))/b)

已知踏板行程角α为18度，传感器旋转角β为60度，在60°范围内，第一阻尼片与第二阻尼片需旋转产生1mm的高度差，带入如上公式得出梯度数据如下：

踏扳转动角度	传感器轴转动角度	阻尼片2转动角度	T度增量
				0	0.00	0.00	0.00
1	4.30	4.30	0.07
				2	4.05	4.05	0.07
3	3.86	3.86	0.06
				4	3.71	3.71	0.06
5	3.58	3.58	0.06
				6	3.48	3.48	0.06
7	3.39	3.39	0.06
				8	3.31	3.31	0.06
9	3.25	3.25	0.05
				10	3.19	3.19	0.05
11	3.14	3.14	0.05
				12	3.09	3.09	0.05
13	3.05	3.05	0.05
				14	3.02	3.02	0.05
15	2.98	2.98	0.05
				16	2.95	2.95	0.05
17	2.93	2.93	0.05
				18	2.90	2.90	0.05
		Sum	1.00

从以上计算可知，在本实施例中，第一、第二阻尼片的旋转凸台的梯形面的小斜面设计有三个，斜率自下而上递减。

Claims (10)

1.一种具有迟滞效应的踏板式电子油门踏板，包括脚踏板、底板及滚轮部件，其特征在于，脚踏板通过踏板轴与底板铰接，脚踏板底部设有支耳，支耳上轴设有传感器轴，滚轮部件通过传感器轴安装在脚踏板与底板之间，滚轮部件带动传感器轴顺时针或逆时针转动，转动过程中，滚轮部件的滚轮滚动支持在底板上侧面；所述传感器轴上设有迟滞机构。

2.如权利要求1所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述迟滞机构包括第一阻尼片、第二阻尼片、压簧、垫片及螺钉；传感器轴的第一端伸出脚踏板支耳，第一阻尼片活动穿过传感器轴的第一端固定安装在脚踏板支耳的外侧面上，第二阻尼片穿过传感器轴的第一端通过卡合结构与传感器轴连接，第二阻尼片随传感器轴同步转动且可沿传感器轴轴向滑动；第一、第二阻尼片相对的两端面设有相适配的旋转凸台，在初始状态下两旋转凸台嵌合成一体，两台面完全贴合，在踩踏脚踏板时两旋转凸台分离，两凸台的顶面摩擦转动连接；第二阻尼片的另一端面设有凹槽，压簧安装在所述凹槽内，螺钉依次穿过垫片、压簧紧固在传感器轴的第一端的端面上，压簧的一端抵靠凹槽，另一端抵靠垫片。

3.如权利要求2所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述旋转凸台包括周向均匀分布的三个梯形凸台，相邻两凸台之间形成凹槽；第一阻尼片的凸台与第二阻尼片的凹槽适配，第一阻尼片与第二阻尼片通过凸台与凹槽配合形成嵌合连接；每一凸台均包括一个顶面及沿阻尼片径向设置的两个侧面，所述顶面与两侧面形成梯形结构，沿阻尼片旋转方向逐渐抬升的侧面为梯形面，所述梯形面由若干沿阻尼片径向延伸的小斜面连接而成。

4.如权利要求3所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述若干小斜面自下而上斜率逐渐递减。

5.如权利要求2所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述压簧为圆柱压簧。

6.如权利要求2所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述卡合结构为设于传感器轴的第一端的第一切面及设于第二阻尼片中心通孔上的第二切面，第一切面与第二切面契合限定第二阻尼片与传感器轴的相对转动，第二阻尼片在传感器轴的第一切面上作轴向滑动。

7.如权利要求1所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述踏板轴上套装有踏板扭簧，踏板扭簧的上端与脚踏板连接，下端与底板连接。

8.如权利要求1所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述传感器轴上自内向外依次套装有内套管、内扭簧、外套管及外扭簧；内套管套在传感器轴上与传感器轴间隙配合连接，内扭簧及外扭簧的一端与脚踏板连接，另一端与滚轮部件连接。

9.如权利要求1所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述滚轮部件包括滚轮支架及滚轮，滚轮支架的上端套装在传感器轴上与传感器轴同步转动，滚轮支架的下端通过转轴连接滚轮。

10.如权利要求1所述的踏板式电子油门踏板，其特征在于，所述传感器轴主体由工程塑料制成，传感器轴的第一端设有铜镶件，所述铜镶件与传感器主体通过注塑合为一体。

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