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1、用于机动车辆的加速踏板的制作方法专利名称：用于机动车辆的加速踏板的制作方法技术领域：本发明涉及一种踏板机构。该踏板尤其可以是车辆中的加速踏板。本申请要求享有于2003年5月29日提交的美国临时申请No.60/474135的优先权，该申请通过引用整体地结合于本文中。背景技术：机动车加速踏板通常通过拉线连接到发动机燃料子系统上，该拉线一般称为鲍顿拉线。当加速踏板设计不同时，典型的复位弹簧和拉线摩擦力能为机动车驾驶者产生共同的能被接受的触觉反应。例如，鲍顿拉线和它的护套之间的摩擦力可减少驾驶者所需的脚部压力并保持一定的节气门位置。同样地，摩擦力可防止由驾驶者所感觉到的路面颠簸直接影响到节气门位置。人
2、们正努力以更完全的电子式传感器驱动方法来取代传统的机械式拉线驱动节气门系统。在完全的电子式方法中，用位置传感器来读取加速踏板的位置，并将相应的位置信号用于节气门控制器。基于传感器的方法特别适合于电子控制系统，在电子控制系统中，加速踏板的位置是用于发动机控制的多个变量中的一个变量。虽然这种电子油门控制(drive-by-wire)构造在技术上是实用的，但是驾驶者一般更喜欢传统的拉线驱动式节气门系统的感觉，即触觉反应。因此设计者们试图以可仿效拉线驱动或加速踏板所带来的触觉反应的机构来解决这种偏爱。例如，Wortmann等人的美国专利No.6360631公开了一种加速踏板，该加速踏板具有能提供滞后效
3、应的柱塞组件。在这点上，现有技术中的系统不是太昂贵就是不能充分地仿效传统加速踏板所带来的触觉反应。因此，现在仍需要一种成本效益好、具有基于拉线系统的感觉的电子式加速踏板组件。发明内容加速踏板组件包括壳体；细长踏板臂，其在一端终止于形成有弯曲制动面的可旋转制动鼓内；具有与制动面基本互补的弯曲接触面的制动衬块；以及偏压弹簧装置，其可操作设置于踏板臂和制动衬块之间。该踏板臂可旋转地安装到壳体上，使得弯曲制动面可随踏板移动而在怠速位置和节气门打开位置之间旋转。制动衬块形成有主枢轴线，且其可枢转式安装以用于与制动面摩擦接合。偏压弹簧可用于推压制动衬块的接触面与制动鼓的制动面摩擦接合。在优选实施例中，该踏
4、板臂带有磁体，霍耳效应位置传感器紧固到壳体上，其可响应磁体的运动以用于提供代表踏板位移的电信号。参考说明书、附图和权利要求，这些和其它的目的、特征及优点将更明显。图1是本发明加速踏板组件的立体分解图。图2是图1中所示加速踏板组件的放大截面图。图3是显示了脚踏板和霍耳效应位置传感器的加速踏板组件的截面图。图4是根据本发明的加速踏板组件的放大的侧视截面图。图5是加速踏板组件的制动衬块部分的立体图。图6是加速踏板组件的制动衬块的侧面图。图7是加速踏板组件的制动衬块的俯视图。图8A至图8D是显示了根据本发明的加速踏板组件的操作情况的简化的力-位移曲线图。图9A至图9C是显示了根据本发明的加速踏板的可调
5、节触觉反应的作用力曲线。优选实施例的详细描述本发明可包含许多种不同形式的实施例，本说明书和附图仅示例性地公开了本发明的优选形式。然而，本发明并不仅仅限于所介绍的实施例。本发明的范围由所附的权利要求所界定。请参阅图1，根据本发明的非接触型加速踏板组件20包括壳体32、可旋转地安装于壳体32上的踏板臂22、制动衬块44和偏压弹簧装置46。踏板臂22也可以称为“踏板梁”或“踏板杆”。同样的，制动衬块44也可以称为“主体(body)”或“制动杆”。踏板臂22具有处于一端的脚垫27，其相对的近端26终止于具有弯曲凸起的制动(或阻碍)面42的制动鼓部分29处。踏板臂22有靠近于汽车前端的前侧部28和靠近驾
6、驶者和汽车后端的后侧部30。脚垫27可以和踏板杆22为一整体或者在下端24铰接并可在其连接处旋转。加速臂22上的制动面42优选具有从开口40的中心延伸出的半径为R1的圆形弯曲部。制动面还可构思为非圆形的弯曲部。在所示的优选实施例中，面42是弯曲的、凸起的且具有恒定的曲率半径。在备选实施例中，面42可具有变化的曲率半径。踏板臂22可经由通过制动鼓29的轴绕壳体32枢轴转动，使得制动鼓29和它的制动面42可随着踏板臂22的运动而旋转。弹簧装置46可朝怠速位置偏压踏板臂22。制动衬块44定位成可在一端容纳弹簧装置46，而在另一端可接触制动鼓29。制动衬块44可枢轴转动地安装于壳体32上，使得当压下踏
7、板臂22时，接触面70可抑制制动面42的运动。踏板臂22承载有用于产生磁场的磁体部件80，紧固于壳体32内的冗余霍耳效应传感器92A和92B可侦测到该磁场。磁体80和传感器92可共同作用来提供表示踏板位置的信号。应当理解，带磁体的霍耳效应传感器代表了许多可用来测量踏板臂22相对于壳体32位置的传感器装置，其包括其它的光、机械、电、磁和化学式装置。特别可构思出的是接触式可变电阻位置传感器。在如图所示的优选实施例中，壳体32也可作为用于踏板臂22的安装端26和用于传感器92的基座。踏板臂22的近端26通过轴34可枢轴转动地连接到壳体32上。更具体地说，踏板臂22的制动鼓部分29包括用于容纳轴34的
8、开口40，同时壳体32包括具有相应开口39A和39B的中空部分37，以同样用于容纳轴34。轴34在其端部缩小，支承轴颈19可在该端部将轴34套起来。除接触面70以外，制动衬块44的其它特征包括较平坦的顶部52、底部54，大致平坦的前面56和圆形的背面58，其中，该底部54由在脊部110交叉的两个平面114和112组成。制动衬块44还具有相对的耳轴60A和60B(也叫着承力外伸支架或凸缘)，其限定了位于弹簧装置46和接触面70之间的主要枢轴线。制动衬块44的接触面70位于该枢轴线的一侧，而枢轴线的另一侧上设有用于容纳偏压弹簧46的一端的环形承窝104。接触面70与制动面42大致互补。在如图所示的
9、优选实施例中，接触面70是弯曲的且是具有基本恒定曲率半径的凹面。在备选实施例中，制动面具有可变化的曲率半径。接触面70和制动面42之间的摩擦接合会磨损任一个面。接触面42的形状适合于降低或调节磨损。请参阅图2至图6，壳体32设有用于滑动地容纳耳轴60A和60B的颊板66。耳轴60A和60B为U形，且具有弧状部分62和线形部分64。制动衬块44可利用耳轴60A和60B在颊板66处枢转。当踏板臂22沿第一方向72(加速)运动或沿第二方向74(减速)运动时，施加于弹簧46上的力Fs相应地增加或减少。制动衬块44可响应于弹簧力Fs而移动。当踏板臂22沿怠速/减速位置(方向74)运动时，制动面42和接触
10、面70间的阻碍作用会朝向使耳轴60A和60B高于颊板66的位置推压制动衬块44。在图4中显示了假想的耳轴位置的变化。尽管图4描述了假想的耳轴位置的变化以帮助理解本发明，但是制动衬块44的运动没有明显的显示。当踏板臂22降低(方向72)时，制动面42和接触面70间的阻碍作用可将制动衬块44进一步拖至中空部分37。制动衬块44的滑行运动是逐步地且能描述成为“楔进”效果，该效果可以增加或减少将接触面70向制动面42推压的力。需要这种基于方向的滞后，因为其与传统的机械连接式加速踏板的感觉相接近。当臂22上的踏板力增加时，随着制动面42的向前旋转(图4中方向120)，接触面70上产生的摩擦力会将制动衬块
11、44在颊板66上向前推压。制动衬块44的这种向前推压作用同样会将颊板66上的耳轴60A和60B向低处推压，使得可相对地降低接触面70与制动面42之间的垂直接触力。当臂22上的踏板力减少时，会产生相反的作用制动衬块44和制动面42间的阻碍力会将颊板66上的制动衬块44向后推压(图4中方向121)。制动衬块44的这种向后推压作用会将颊板66上的耳轴60A和60B向高处推压，使得可相对地增加制动面42与接触面70之间的垂向接触力。随着臂22上的踏板力的减少，会出现较高的接触力，这可允许驾驶者用比移动踏板臂用于加速所需的踏板力更少的踏板力来保持预定的节气门位置。偏压弹簧装置46位于踏板臂22上的中空部
12、分106(图3)和制动衬块44上的承窝104之间。弹簧装置46包括两个同心定向的冗余盘簧46A和46B，一个弹簧紧贴着另一个。提供这种冗余是为了增加可靠性，以便允许一个弹簧失效或衰退而不会破坏偏压功能。优选的是具有冗余的弹簧且每个弹簧各自都可以使踏板臂22返回至其怠速位置。为了提高可靠性，制动衬块44还设有冗余枢转(或摇摆)结构。除了由耳轴60A和60B限定的主枢轴线外，制动衬块44还限定有脊部110，该脊部110形成了第二枢轴线，如图6中所最佳显示。当组装时，脊部110与壳体32所限定的脊面47相并列(juxtapose)。脊部110是由两个大致平面部分112和114交叉而形成。脊部11O处
13、的枢轴线与由耳轴60A，60B和颊板60所限定的主枢轴线大致平行且间隔开来。由脊部110和脊面47所限定的第二枢轴线是根据本发明的加速踏板的优选特征，以允许提供有主枢轴线的结构件、即耳轴60A，60B和颊板66发生故障。在车辆的有效使用期间，耳轴60A，60B和颊板66会出现材料松弛，应力和/或其它类型的老化变化。如果这些特征受到损害，制动衬块44的旋转动作可以在脊部110处发生。踏板臂22具有预设的转动限制，其形式为，在侧部30上的怠速、返回位置挡块33和在侧部28上的压低、节气门打开位置挡块36。当踏板臂22完全压低时，挡块36会靠在壳体32上的部分98上，进而限制向前的移动。挡块36可以
14、是弹性的或刚性的。相对侧部30上的挡块33可接触壳体32的唇部35。壳体32可经由紧固器通过安装孔38固定到壁上。根据本发明的踏板组件适合于发动机舱壁安装或踏板架安装，其通过可调整或不可调整的盒式踏板定位支架进行安装。磁体组件80具有相对的扇形部分81A，81B和主体部分87，该主体部分87保持于延伸自制动鼓部分29的两个尖端分叉的塑料夹86内。组件80优选具有两个主要元件特定成形的单片磁体82和一对(钢的)磁通导体84A，84B。单片磁体82具有四个交互的(或叉排的)磁极北、南、北、南，如图2中所最佳显示的，它们总体上以参考标号82A，82B，82C，82D标识。每个磁极82A，82B，82
15、C，82D均与主体部分87整体式形成，且被空气间隙89(图1)和88(图3)所分开。磁通通过磁通量导体84从一个磁极流向其他磁极，像电荷在火花塞上击穿间隙一样。零高斯点大致位于空气间隙88处磁场导体84A和84B位于磁体82的外部，它们可作为磁体82的结构式机械支撑部，且可在功能上作为磁体发射磁通量的电磁分界线。磁场导体84可提供低阻抗，以用于磁通从磁体组件80的一个磁极(例如82A)到达另一磁极(例如82B)。如图2所最佳显示的，安装于壳体32上的传感器组件90可与磁体组件80相互作用。传感器组件90包括容纳于相对的磁体部分81A和81B之间的间隙89内的电路板部分94和用于容纳布线线束插头
16、的连接器插座91。电路板94带有一对霍耳效应传感器92A和92B。霍耳效应传感器92可响应由踏板杆位移、制动鼓部分29和磁体组件80的相应旋转所感应出的的磁通量变化。更具体地说，霍耳效应传感器92可测量通过磁极82A和82B的磁通量。霍耳效应传感器92通过电路板94与连接器91可操作地相连，以用于向节气门电子控制装置提供信号。仅需要一个霍耳效应传感器92，但采用两个可以允许比较两个霍耳效应传感器82的读取数据进而进行错误纠正。另外如果一个传感器失效，每一个传感器都可以作为另一个的备品。来自传感器装置90的电信号具有将脚踏板27的位移，其可由磁体82的位移来指示，转化为指令式速度/加速度信号的作用，该信号可与电子控制模块相连通，Kikkawa等人的美国专利No.5524589和Matsumoto等人的美国专利No.6073610对此进行了显示和介绍，上述专利通过引用结合到本文中。请参阅图2和图3，本发明的一
