专利名称：机动车用踏板组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种踏板，更具体地说涉及一种机动车用踏板组件。
背景技术：
已经提出这样的踏板组件，其通过使用转动角传感器或类似装置来电力探测踏板的转动位移量。取决于探测到的、加速踏板偏离休止位置的位移量，加速踏板组件例如来控制节流开口。美国专利No.5,529,296(日本专利NO.3185498)、美国专利No.6,745,642(国际专利申请NO.01/019638)和欧洲专利No.0748713也都公开了这样一种踏板组件。
这些踏板组件会在踏板的转动位移和由驾驶者所施加的输入力之间产生滞后特性。更具体而言，在滑动部件上以取决于踏板位移的量推动运动部件。运动部件在滑动部件上的推动力随着加速踏板位移的增加而增加。因此，在运动部件和滑动部件之间的摩擦力随着加速踏板的位移增加而增加。
然而，对于美国专利No.5,529,296的装置，随着运动部件在加速踏板的旋转轴线方向上移动，摩擦力增加或减少。因此，踏板组件的尺寸需要在旋转轴线方向上增加。
此外，美国专利No.6,745,642和欧洲专利No.0748713中的装置包括相对于彼此滑动的倾斜表面。因此，在倾斜表面彼此贴着滑动的地方可能会发生局部磨损。
发明内容
本发明公开了一种踏板组件，其包括齿轮，该齿轮具有带有根端和梢端的至少一个第一齿，其中齿轮由于输入力而转动。该踏板组件还包括齿条，其具有带有根端和梢端的至少一个第二齿，其中至少一个第二齿在接触点处与至少一个第一齿啮合，从而齿轮的转动使得齿条在第一直线方向上直线移动。该踏板组件还包括推压部件，其在与第一直线方向相反的第二方向上推压齿条。此外，该踏板组件包括滑动部件，其中齿条沿第一和第二方向在该滑动部件上滑动，滑动部件设置在与齿轮一侧相反的齿条一侧，以使得齿条由于至少一个第二齿与至少一个第一齿之间的啮合而在滑动部件上推动。随着齿轮转动，接触点连续地从第一齿、第二齿中的一个齿的根端朝向其梢端移动。取决于齿轮转动方向，接触点连续地从第一齿、第二齿中的另一个齿的梢端朝向其根端移动。
本发明还公开了一种踏板组件，其包括齿轮，该齿轮具有至少一个第一齿，其中齿轮由于输入力而转动。踏板组件还包括齿条，其具有至少一个第二齿，其中至少一个第二齿与至少一个第一齿啮合，从而齿轮的转动使得齿条在第一直线方向上直线移动。踏板组件还包括推压部件，其在与第一直线方向相反的第二方向上向齿条施加推压力。踏板组件还包括滑动部件，其中齿条沿第一和第二方向在该滑动部件上滑动，滑动部件设置在与齿轮一侧相反的齿条一侧，从而齿条由于至少一个第二齿与至少一个第一齿之间的啮合而在滑动部件上推动。推压力随着齿条在第一方向上的直线位移量的增加而增加，且在滑动部件和齿条之间的摩擦随着齿条在第一方向上的直线位移量的增加而增加。
图1是根据本发明的一个实施例的踏板组件的示意图。
图2是一个示意图，用来显示在图1的实施例的齿条和齿轮之间传递的力。
图3是特征曲线图，显示加速踏板的转动角和由驾驶者施加到踏板上的输入力之间的关系。
具体实施例方式
先参考图1，显示了踏板组件10的一个实施例。在该实施例中，踏板组件10是加速踏板组件10。
踏板组件10包括加速踏板12和通过臂14进行连接的齿轮20。踏板组件10也包括齿条30。齿轮20和齿条30封装在壳体50中。在一个实施例中，齿轮20、齿条30和壳体50由具有相对较高耐磨损性的树脂材料制成，例如POM(polyacetal，聚缩醛)、TEFLONTM，等等。
齿轮20包括多个第一齿24。在所示的一个实施例中，选定数量的第一齿24位于齿条30附近，且第一齿24在齿轮20周边的一部分的周围彼此间隔开。在所示的实施例中，第一齿24被成形为渐开线齿。因此，第一齿24在根端25a处的宽度大于第一齿24在梢端25b处的宽度，且根端25a和梢端25b之间的表面向外弯曲。
齿条30包括多个第二齿32。第二齿32沿垂直于齿轮20的转动轴22的方向在齿条30上成直线地间隔开。在所示的实施例中，第二齿32被成形为锥形齿。换言之，在第二齿32的根端33a处的宽度大于在第二齿32的梢端33b处的宽度，且根端33a和梢端33b之间的表面为平直的。
齿轮20的第一齿24与齿条30的第二齿32相啮合，以使得齿轮20和齿条30一起移动。更具体地说，当输入力从驾驶者施加到加速踏板12时，齿轮20的第一齿24在箭头A、B的方向上绕转动轴22转动，且齿条30在箭头C、D所示的直线方向上往复运动。在所示的实施例中，齿条30沿大致垂直于齿轮20的转动轴22的方向上沿直线移动。
同时，踏板组件10包括滑动表面52，其中齿条30在沿C、D方向上的运动过程中在滑动表面52上滑动。相对于齿条30，滑动表面52位于和齿轮20相反的一侧。在所示的实施例中，滑动表面52被包括在壳体50上。
此外，踏板组件10包括沿D方向线性推压齿条30的推压部件40。换句话说，推压部件40向齿条30施加载荷Fs(即返回力)。在所示实施例中，推压部件40为盘曲的挤压弹簧40。
因此，当输入力F0由驾驶者施加到加速踏板12上时，齿轮20沿A方向转动，且在齿轮20的第一齿24和齿条30的第二齿32之间的接触点E处，作用力F以作用角Φ从齿轮20施加到齿条30上。如图所示，在图1中，作用角Φ是由作用力F和齿条30的直线移动方向(即C方向)所限定。
作用力F包括相对于盘簧40沿齿条30的直线移动方向(即C方向)取向的垂直分量Fv。作用力F也包括垂直于滑动表面52方向取向的水平分量FH。当齿条30和滑动表面52之间的摩擦系数是μ时，摩擦力μFH沿和齿条30运动方向相反的方向作用在齿条30和滑动表面52之间。
如前所述，齿轮20的第一齿24为渐开线齿，且齿条30的第二齿32为锥形齿。因此，如图2所示，在踏板组件10的操作当中，齿轮20的第一齿24和齿条30的第二齿32之间的接触点E在同一作用线100(例如从E0到E1)上变换。因此，尽管齿轮20在转动移动且接触点E在移动，作用力F以相同的角度Φ从齿轮20施加到齿条30上。同样，尽管接触点E在移动，垂直分量Fv和水平分量FH保持在大约相等的比例。
此外，如图2所示，取决于齿轮20的转动方向，接触点E的位置从第一齿24、第二齿32之一的根端25a或根端33a朝向其梢端25b或梢端33b变换，且从第一齿24、第二齿32中另一的梢端25b或梢端33b变换到其根端25a或根端33a。例如，当齿轮20沿A方向转动时，接触点E从第一齿24的根端25a朝向第一齿24的梢端25b变换开，且从第二齿32的梢端33b朝向第二齿32的根端33a变换开。同时，当齿轮20沿B方向转动时，接触点E从第一齿24的梢端25b朝向第一齿24的根端25a变换开，且从第二齿32的根端33a朝向第二齿32的梢端33b变换开。因此，可减少第一齿24、第二齿32上的局部磨损。此外，因为多个第一齿24与多个第二齿32进行啮合，可减少第一齿24、第二齿32上的局部磨损。
此外，随着齿轮20在A方向上转动且齿条30在C方向上朝向盘簧40移动，齿条30从盘簧40所接收到的载荷Fs增加。载荷Fs的增加是由于来自驾驶者的输入力F0的增加而引起(即用于压下加速踏板12和克服载荷Fs在A方向上转动齿轮20的力，或克服载荷Fs保持齿轮20所需的力)。换句话说，Fs随着作用力F的增加而增加。当作用力F如图2所示增加时，用于朝向滑动表面52垂直地推动齿条30的水平分量力FH从FH0增加到FH1。因此，摩擦力μFH也会增加。
此外，即使当齿轮20转动且接触点E的位置变换，垂直分量Fv和水平分量FH保持在大于相等的比例。因此，当加速踏板12的转动角改变且作用力F改变时，摩擦力μFH也以相同的速率改变。因此，如图3所示，在加速踏板12的转动角和压下加速踏板12的输入力F0之间产生了规则的滞后特征。
此外，对于齿轮20而言，齿条30和滑动表面52布置在相对于转动轴22成直角的方向上，以使得能够在转动轴22的方向上减少踏板组件10的尺寸。
其他实施例在所示实施例中，齿轮20的第一齿24为渐开线齿，且齿条30的第二齿32为锥形齿。然而，很明显地，齿轮20的第一齿24、齿条30的第二齿32不限于所示的实施例。优选地，响应于齿轮20的转动，接触点E连续地从第一齿24、第二齿32中的一个齿的根端25a或根端33a朝向其梢端25b或梢端33b移动，和从第一齿24、第二齿32中的另一个齿的梢端25b或梢端33b朝向其根端25a或根端33a移动，从而将齿条30推动到滑动表面52上。
此外，尽管齿轮20和齿条30分别被示例为具有多个齿24、32，但是取决于加速踏板12的转动角度而可以仅设置一个齿24和一个齿32。
此外，尽管在所示实施例中的齿条30直接在壳体50的滑动表面52上滑动，但是在不偏离本披露范围的情况下，滑动表面52可以被包括除壳体50之外的其他部件上。
因此，尽管仅仅选择一些实施例来示例说明本发明，但是很明显地，本领域的技术人员能够在不偏离权利要求书所限定的本发明范围的情况下进行各种修正和变更。因而，可以理解，上述实施例的描述仅仅是示意性的目的，不用作限制随后权利要求书和其等同物所限定的本发明。
权利要求
1.一种踏板组件，包括齿轮，其具有带有根端和梢端的至少一个第一齿，其中齿轮由于输入力而转动；齿条，其具有带有根端和梢端的至少一个第二齿，其中至少一个第二齿在接触点处与至少一个第一齿啮合，从而齿轮的转动使得齿条在第一直线方向上直线移动；推压部件，其在与第一直线方向相反的第二方向上推压齿条；滑动部件，其中齿条沿第一和第二方向在该滑动部件上滑动，滑动部件设置在与齿轮一侧相反的齿条一侧，从而齿条由于至少一个第二齿与至少一个第一齿之间的啮合而在滑动部件上推动；其中，取决于齿轮转动方向，随着齿轮转动，接触点连续地从第一齿、第二齿中的一个齿的根端朝向其梢端移动，且接触点连续地从第一齿、第二齿中的另一个齿的梢端朝向其根端移动。
2.如权利要求1所述的踏板组件，其特征在于所述齿轮包括多个第一齿，且所述齿条包括多个第二齿。
3.如权利要求1所述的踏板组件，其特征在于所述第一齿为渐开线齿，且第二齿为锥形齿。
4.如权利要求1所述的踏板组件，其特征在于所述推压部件为盘曲的挤压弹簧。
5.一种踏板组件，包括齿轮，其具有至少一个第一齿，其中齿轮由于输入力而转动；齿条，其具有至少一个第二齿，其中至少一个第二齿与至少一个第一齿啮合，从而齿轮的转动使得齿条在第一直线方向上直线移动；推压部件，其在与第一直线方向相反的第二方向上向齿条施加推压力；滑动部件，其中齿条沿第一和第二方向在该滑动部件上滑动，滑动部件设置在与齿轮一侧相反的齿条一侧，从而齿条由于至少一个第二齿与至少一个第一齿之间的啮合而在滑动部件上推动；其中，推压力随着齿条在第一方向上的直线位移量的增加而增加，且在滑动部件和齿条之间的摩擦随着齿条在第一方向上的直线位移量的增加而增加。
6.如权利要求5所述的踏板组件，其特征在于所述齿轮包括多个第一齿，且所述齿条包括多个第二齿。
7.如权利要求5所述的踏板组件，其特征在于所述第一齿为渐开线齿，且第二齿为锥形齿。
8.如权利要求5所述的踏板组件，其特征在于所述推压部件为盘曲的挤压弹簧。
全文摘要
本发明公开了一种踏板组件，其包括齿轮，该齿轮具有带有根端和梢端的第一齿。该齿轮由于输入力而转动。该踏板组件还包括齿条，该齿条具有带有根端和梢端的第二齿。第二齿在接触点处与第一齿啮合，从而齿轮的转动使得齿条直线移动。该踏板组件还包括用于推压齿条的推压部件。该踏板组件还包括滑动部件，其中齿条在该滑动部件上滑动。滑动部件设置在与齿轮一侧相反的齿条一侧上，从而齿条由于第二齿与第一齿之间的啮合而在滑动部件上推动。
文档编号B60T7/04GK1911701SQ200610110708
公开日2007年2月14日 申请日期2006年8月8日 优先权日2005年8月9日
发明者堀江一幸, 针生铁男, 小林康规, 中村博, 加纳政雄 申请人:株式会社电装