具有塑性踏板轴结构的车辆踏板组件的制作方法

本申请要求2014年10月13日提交的美国临时专利申请序列号62/063,302的提交日期和公开内容的权益，所述临时专利申请如本文所引用的所有参考文献一样以引用的方式并入本文。

发明领域

本发明总体涉及一种车辆踏板组件，并且更具体地说，涉及一种用于这种车辆踏板组件的新的踏板轴结构。

相关技术的描述

本发明涉及例如在授予Wurn的美国专利号7,404,342和授予Stewart的美国专利申请公布号US 2008/0276749 A1中公开的那种类型的车辆踏板组件，所述文献的公开内容以引用的方式并入本文。

本发明涉及一种用于这种车辆踏板组件的新的成本较低的踏板轴结构。

发明概述

本发明总体涉及一种车辆踏板组件，其包括：踏板壳体，所述踏板壳体包括限定一对相应通孔的一对侧壁；可旋转踏板，所述可旋转踏板包括延伸到踏板壳体中的转筒，所述转筒限定通孔；以及固定式踏板轴，所述固定式踏板轴延伸穿过限定在踏板的转筒中的通孔并且进入限定在踏板壳体的相应侧壁中的相应通孔，所述踏板轴由第一塑性材料制成并且包括支承表面，所述支承表面由不同于第一塑性材料的第二塑性材料制成并且适于使支承接触点与踏板的转筒的内表面邻接。

在一个实施方案中，踏板轴包括限定相应键的相对端部，并且踏板壳体的相应侧壁中的相应通孔限定适于接收由踏板轴的相应端部限定的相应键的相应键孔。

在一个实施方案中，踏板轴的每个端部包括突片，所述突片用于将踏板轴的相应端部压配合在踏板壳体的相应侧壁中。

在一个实施方案中，踏板轴的第一塑性材料为尼龙并且踏板轴的第二塑性材料为乙缩醛。

本发明还涉及一种车辆踏板组件，其包括延伸穿过可旋转踏板的固定式踏板轴，所述踏板轴由第一材料制成并且包括外表面，所述外表面由不同于第一材料的第二材料制成并且与踏板的内表面接触。

在一个实施方案中，所述车辆踏板组件还包括踏板壳体，所述踏板壳体具有限定相应通孔的相对且间隔开的侧壁，所述轴包括相应远侧端部，所述相应远侧端部延伸到并且固定在限定于踏板壳体的相应侧壁中的相应通孔中。

在一个实施方案中，每个通孔具有第一图案并且所述轴的每个远侧端部包括第二图案，所述第二图案与限定在踏板壳体中的相应通孔的第一图案互补，以便相对于踏板壳体定位所述轴并且防止所述轴相对于踏板壳体的旋转运动。

在一个实施方案中，一个或两个通孔的第一图案呈键孔的形状，并且所述轴的一个或两个远侧端部上的第二图案呈键的形状以适于配合在由踏板壳体中的一个或两个通孔限定的键孔中。

在一个实施方案中，踏板轴的第一材料为尼龙并且踏板轴的第二材料为乙缩醛。

在一个实施方案中，踏板包括远侧转筒，所述远侧转筒限定踏板的与踏板轴外表面接触的内表面。

本发明的其他优点和特征根据本发明的实施方案的以下详述、附图和随附权利要求书将更加显而易见。

附图简述

附图构成说明书的一部分并且附图中的相同数字用于指定相同部件，在附图中：

图1为结合有根据本发明的塑性踏板轴的车辆踏板组件的透视图；

图2为图1所示的车辆踏板组件的分解透视图；

图3为图1所示的车辆踏板组件的剖开的侧面正视图，其描绘了紧固在踏板壳体中的塑性踏板轴；

图4为图1所示的车辆踏板组件的剖开的竖直截面图，其描绘了夹持到踏板壳体的塑性踏板轴；

图5为根据本发明的塑性踏板轴的一个侧面的放大透视图；并且

图6为根据本发明的塑性踏板轴的另一个侧面的放大透视图。

实施方案的详述

图1和图2描绘结合有根据本发明的塑性踏板轴100的加速器车辆踏板组件10。

车辆踏板组件10为例如在授予Wurn的美国专利号7,404,342和授予Stewart的美国专利申请公布号US 2008/0276749 A1中示出和描述的类型，所述文献的公开内容和内容以引用的方式明确并入本文，并且所述车辆踏板组件10包括踏板壳体12，所述踏板壳体12由合适的塑性材料(例如像尼龙)制成并且包括：基本上平坦的基座14；一对间隔开且平行的侧壁16和18，所述侧壁16和18从基座14的相对纵向延伸的外围下部纵向边缘整体且垂直地向外延伸；以及顶部弯曲壁15，所述顶部弯曲壁15在呈间隔关系的相应侧壁16和18的相对纵向上部外围边缘之间整体延伸并且从所述相对纵向上部外围边缘垂直地向外延伸，并且所述顶部弯曲壁15与基座14相对，所述基座14、侧壁16和18和顶部弯曲壁15全部一起限定前部壳体开口20、内部壳体空腔21和后部壳体开口22。基座14另外限定适于接收相应紧固件插入件17的多个通孔。

壳体侧壁16和18包括并且限定相应的共线对齐且沿直径方向相对的通孔24和26。在如图2所示的实施方案中，壳体侧壁16中的通孔24由壳体侧壁16的沿圆周延伸且多(8)面的内表面30限定，在所示的实施方案中，所述内表面30包括直表面区段30a、弯曲的凹表面区段30b、另一个直表面区段30c和成角度的直表面区段30d。

在所示的实施方案中，表面区段30a和30b彼此相对并且间隔开，其中凹表面区段30b面向直表面区段30a的方向并且在所述方向上会合，并且区段30c和30d彼此相对且间隔开并且位于区段30a和30b的相应端部之间，其中区段30d远离区段30c成角度并倾斜。此外，并且如图3所示，弯曲的凹表面区段30b包括多个连续的直区段30b1、30b2、30b3、30b4和30b5.所述直区段30b1、30b2、30b3、30b4和30b5具有不同长度并且全部相对于彼此成钝角进行定位和取向。

因此，在所示的实施方案中，具有如上所述相应表面区段30a、30b、30c和30d的壳体侧壁16中的通孔24呈具有第一预先选择的形状/构型/图案的键孔的形状和形式。

参考图3，壳体侧壁16进一步限定另一个大致椭圆形的通孔25，所述通孔25形成为与直表面区段30a相对且相邻，以使得直表面区段30a限定壳体侧壁16中位于壳体侧壁16中的通孔24与25之间的细长且柔性/可弯曲的条。

在所示的实施方案中，壳体侧壁18中的通孔26由壳体侧壁18的沿圆周延伸的内表面32限定，所述内表面32包括弯曲的半圆形表面区段32a、相对的直表面区段32b、以及限定在直表面区段32b中并且从所述直表面区段32b延伸到壁18中的凹口或凹槽32c。因此，在所示的实施方案中，具有如上所述的相应区段32a和32b的壳体侧壁18中的通孔26呈大致D形的键孔的形状/构型/图案，所述大致D形的键孔具有与由限定在壳体侧壁16中的通孔24限定的键孔的形状/构型/图案不同的第二形状/构型/图案。

仍参考图1和图2，车辆踏板组件10还包括细长踏板40，所述细长踏板40可由与踏板壳体12相同的塑性材料制成并且包括终止于大致圆柱形的转筒42的第一远侧端部和终止于足垫44的相对远侧端部。圆柱形转筒42位于内部壳体空腔21中并且保持用于在其中旋转，并且如图2所示，所述圆柱形转筒42包括并限定弯曲的外表面45、一对相对且间隔开的侧面47和49以及中心通孔46，所述中心通孔46延伸穿过转筒42的主体并且终止于转筒42的相对侧面47和49中的相应开口。

车辆踏板组件10还包括非接触性踏板位置感测组件，所述感测组件包括磁体60，所述磁体60位于内部壳体空腔21中，并且压配合并紧固到限定在踏板40的转筒42的前外表面45中的凹穴61并且从所述凹穴61向外延伸。在所示的实施方案中，磁体60是大致U形的并且包括一对扇形磁极片64和66，所述扇形磁极片64和66紧固到磁体60的相对的扇形侧面区段的外表面。

非接触性踏板位置感测组件还包括传感器70，所述传感器70安装在位于内部壳体空腔21中的印刷电路板72上。印刷电路板72进而耦合到电连接器74的端部，所述电连接器74与后部壳体开口22分离并且从所述后部壳体开口22向外伸出。传感器70例如可为霍尔效应型，并且适于感测响应于转筒42和踏板40相对于踏板壳体12的旋转位置变化而通过磁体62产生的磁通量大小或方向的变化。

车辆踏板组件10还包括踏板摩擦或滞后组件80，所述踏板摩擦或滞后组件80包括踏板摩擦或滞后杠杆82和一对伸缩式螺旋弹簧84和86。摩擦杠杆82包括在其一个远侧端部处的凹摩擦表面88，所述凹摩擦表面88适于与踏板40的转筒42的外表面45上的互补形状的凸摩擦表面89接合。杠杆82的另一个远侧端部处的杯形件或插口90接收螺旋弹簧84和86的下端部。螺旋弹簧84和86布置为伸缩构型，其中螺旋弹簧86延伸穿过螺旋弹簧84的内部并且其中所述一对螺旋弹簧84和86以其下端部安置在摩擦杠杆82的杯形件90中并且其上端部紧靠踏板40的下侧的关系定位。

杠杆82还包括一对共线且沿直径方向相对并且间隔开的耳轴或销83(图2)，所述耳轴或销83从杠杆82的相对外侧表面整体向外突出并且适于接收在相应的沿直径方向相对且间隔的颊部或凹口85(图2中仅示出所述颊部或凹口85中的一个)中，所述颊部或凹口85限定在踏板壳体12中，并且更具体地说，限定在踏板壳体12的基座14中，并且还更具体地说，限定在踏板壳体12的基座14的邻近与基座14成一体的相应侧壁16和18的下部纵向边缘的区域中。

销83限定杠杆82相对于和围绕壳体12的跷跷板型枢转轴线，并且更具体地说，杠杆82相对于和围绕凹口85的枢转轴线，并且还更具体地说，杠杆82相对于和围绕踏板壳体12的基座14的枢转轴线。销83和由销83限定的枢转轴线沿垂直于摩擦杠杆82的纵向轴线方向的横向方向延伸。

车辆踏板组件10还包括细长且大致圆柱形的塑性踏板轴100，所述塑性踏板轴100根据本发明如下文更详细描述的那样进行构造和构成。

参考图2、图5和图6，踏板轴100包括细长且大致圆柱形的主体102，所述主体102具有沿圆周延伸的外表面和一对相对的远侧端部104和106。根据本发明，轴100的主体102的外表面的扩展的且大致矩形的弯曲的外中心支承表面或区108是由注塑成型的塑性材料层制成并且包括注塑成型的塑性材料层，所述塑性材料层与轴100的主体102成一体并且形成所述主体102的一部分，但所述塑性材料层是由与轴100的圆柱形主体102的圆柱形表面的外表面的其余部分的塑性材料不同的塑性材料制成。

在一个实施方案中，轴100由与踏板壳体12和踏板40相同的尼龙塑性材料制成，并且轴100的弯曲的外支承表面或区108是由不同的塑性材料例如像乙缩醛(POM)制成，其通过注塑成型工艺形成为轴102的一体式部分。

在所示的实施方案中，区或层108包封或覆盖踏板轴100的中心主体102的沿圆周延伸的外表面的大约一半或一百八十度(180°)。

踏板轴100的圆柱形主体102还包括弯曲的外支承表面或区，所述弯曲的外支承表面或区与弯曲的外支承表面或区108沿直径方向相对并且包括中心取芯区112以及限定在中心取芯区112的相对端部处、具有注射成型塑性材料的一对支承表面或区或条或层114和116，所述一对支承表面或区或条或层114和116由与具有塑性材料的支承表面或区或层108相同的材料制成并且也通过注塑成型工艺形成为轴102的一体式部分。

在所示的实施方案中，条或层114和116在中心取芯区112的相对侧上彼此沿直径方向相对；沿大致垂直于轴100的纵向轴线方向的方向延伸；并且具有大于踏板轴100的中心主体102的外表面的约九十度(90°)的长度。条114位于轴主体102上、介于轴100的取芯区112与远侧端部104之间，并且条116位于轴主体102上、介于轴100的取芯区112与远侧端部106之间。

轴100的一个远侧端部104呈多(八)面的头部的形式，所述头部具有与限定壳体侧壁16中通孔24的多(八)面的内表面30的形状/构型/图案相对应的形状/构型/图案，而轴100的相对远侧端部106具有与限定壳体侧壁18中通孔26的双面的内表面32的形状和构型相对应的双面的形状/构型/图案。

更具体地说，如图3所示，轴100的远侧端部或头部104包括：直的外表面区段104a；与区段104a相对且间隔的凹形弯曲的外表面区段104b，所述外表面区段104b沿直表面区段104a的方向弯曲并在所述方向上会合；另一个直的外表面区段104c；成角度的直的外表面区段104d，所述外表面区段104d与直的外表面区段104c相对且间隔开并且远离所述外表面区段104d成角度并倾斜；以及中心内部肋104e，所述中心内部肋104e在直区段104a与弯曲表面区段104b之间延伸并且与直区段104a形成T形，并且在轴100的头部104中限定一对共线且沿直径方向相对的凹口或凹槽104f和104g，所述凹口或凹槽104f和104g位于中心肋104e的相对侧上，其中凹口104f位于直表面区段104c与肋104e之间并且凹口104g位于相对的直表面区段104d与肋104e之间。

此外，并且如图3所示，轴100的头部104的凹形弯曲的外表面区段104b包括多个连续的直区段104b1、104b2、104b3、104b4和104b5，所述直区段104b1、104b2、104b3、104b4和104b5具有不同长度并且全部相对于彼此成钝角进行定位和取向。

相应的外表面区段104a、104b、104c和104d具有与限定踏板壳体12的侧壁16中限定的通孔24的对应壳体侧壁表面区段30a、30b、30c和30d相同的形状/构型/图案，并且因此轴远侧端部104的头部限定键，所述键适于配合并延伸穿过由踏板壳体12的侧壁16中的通孔24限定的键孔。

轴100的远侧端部104的外表面的直区段104c和104d中的每个包括一对向外突出、间隔开、平行且沿直径方向相对的压配合/楔入/凸轮式(camming)突片105和107，所述突片105和107沿与轴100的纵向轴线相同的方向延伸。每个突片105包括平坦表面区段105a和成角度的凸轮式表面区段105b，所述表面区段105b沿轴100的主体102方向从平坦表面区段105a向下/向内倾斜。以类似的方式，每个突片107包括平坦表面区段107a和成角度的凸轮式表面区段107b，所述表面区段107b沿轴100的主体102方向从平坦表面区段107a向下/向内倾斜。

轴100的远侧端部或头部104还包括并且限定肩部109，所述肩部109从轴100的主体102的外表面沿圆周径向向外延伸。夹持突片128(图4和5)在远侧端部或头部104的直区段104a的区域中从肩部109和主体102的外表面向外突出。

轴100的相对远侧端部106为大致D形的并且包括弯曲且半圆形的外表面区段106a和相对的直的外表面区段106b，所述外表面区段106a和所述外表面区段106b具有与限定踏板壳体12的侧壁18中限定的通孔26的壳体侧壁表面区段32a和32b的D型形状/构型/图案相同的形状/构型/图案，并且因此轴远侧端部106同样限定键，所述键适于配合并且延伸穿过由踏板壳体12的侧壁18中的通孔26限定的键孔。

远侧端部106另外包括并且限定一对沿直径方向相对的压配合/楔入/凸轮式突片124和126，所述突片124和126从轴100的相对侧向外突出和伸出，并且更具体地说，从轴100的远侧端部106的弯曲且半圆形的外表面区段106a的外表面的沿直径方向相对端部向外突出和伸出。突片124和126沿与轴100的纵向轴线相同的方向延伸并且各自包括相应的平坦外表面区段124a和126a以及相应的成角度的凸轮式外表面区段124b和126b，所述外表面区段124b和126b沿轴100的远侧端部106的径向端面133的方向从相应的平坦外表面区段124a和126a向下/向内倾斜。

远侧端部106还包括并且限定一对沿直径方向相对、间隔开且平行的压配合/楔入/凸轮式突片125和127，所述突片125和127从轴100的远侧端部106的弯曲且半圆形的外表面区段106a的外表面向外突出和伸出。突片125和127沿与轴100的纵向轴线相同的方向延伸并且各自包括相应的平坦外表面区段125a和127a以及相应的成角度的凸轮式外表面区段125b和127b，所述外表面区段125b和127b沿轴100的远侧端部106的径向端面133的方向从相应的平坦外表面区段125a和127a向下/向内倾斜。

在所示的实施方案中，突片124、125和127以及126相对于彼此以九十度(90°)间隔定位。

轴100的远侧端部106还包括并且限定端部止挡件120，所述端部止挡件120从轴100的远侧端部106的直的外表面区段106b的外表面沿中心向外伸出。

轴100的远侧端部106还包括并且限定位于且形成于外表面区段106a和106b与径向端面133之间的沿圆周延伸的凸轮式外表面131，并且更具体地说，从相应外表面区段106a和106b的边缘向内倾斜到轴100的远侧端部106的径向端面133的沿圆周延伸的周边边缘中的成角度的凸轮式表面131。

如本发明中并且由如上所述的不同材料制成的踏板轴100允许在先前仅使用较高成本的全金属踏板轴的应用中使用低成本的塑性轴。

现在将描述具有根据本发明的踏板轴100的车辆踏板组件10的装配。首先，使踏板40通过并穿过踏板壳体12的前部开口20插入到踏板壳体12的内部中，形成如下关系：在所述关系中，限定在踏板40的转筒42中的通孔46与限定在踏板壳体12的相应侧壁16和18中的相应通孔24和26共线对齐。

此后，将轴100插入到踏板壳体12中，并且更具体地说，将轴远侧端部106插入并且使其连续地延伸穿过限定在壳体侧壁16中的通孔24、踏板40的转筒42中的通孔46并且进入限定在壳体侧壁18中的通孔26，以便以如下关系将踏板40安装用于在壳体12中相对于轴100和踏板壳体12两者旋转：在所述关系中，轴100的头部106位于限定在壳体侧壁18中的通孔26中，轴100的主体102延伸穿过踏板40的转筒42中的通孔46，并且轴100的头部104位于限定在壳体侧壁16中的通孔24中。

此外，在将轴100插入到踏板壳体12中的过程中，夹持突片128与直的壳体壁区段30a的内表面进行接触，这首先导致直的壳体区段30a向外挠曲以及夹持突片128向内挠曲，接着是在夹持突片128通过壳体壁区段30a的端部时夹持突片128向外挠曲，在进一步推进轴100进入壳体12之后形成如图4所示的关系，在所述关系中，夹持突片128上的终端肩部紧靠直壁区段30a的端面，由此牢固地保持轴100并且防止轴100从踏板壳体12移除。

此外，应理解，在将轴100插入和装配到踏板壳体12并插入和装配在踏板壳体12中的过程中，轴头部104上的插入工具抓握肋104e以及插入工具接收凹槽104f和104g适于允许钳子或类似轴插入工具的远侧抓握指状物或叉状物抓握轴104，并且更具体地说，轴头部104，并且还更具体地说，轴头部104的中心肋104e。

根据本发明，在装配过程中，轴100的远侧端部106上的成角度的凸轮式外表面131有利地引导轴100的远侧端部106穿过相应的壳体和转筒通孔。此外，在装配过程中，将轴100的远侧端部106上的相应突片124、125、126和127压配合并且楔入到限定壳体侧壁18中通孔26的内表面中并抵靠所述内表面，并且端部止挡件120紧靠壳体侧壁18。以类似的方式，将远侧端部104上的相应突片105和107压配合并且楔入到限定壳体侧壁16中通孔24的内表面中并抵靠所述内表面。

因此，根据本发明，轴100上的键形端部104和106配合在相应壳体侧壁16和18中的键孔形通孔24和26中并且与所述键孔形通孔24和26协作，以确保在装配过程中轴100在壳体12的内部中相对于踏板40的转筒42的适当旋转取向和定位。轴远侧端部或头部104上的压配合突片105和107以及轴远侧端部106上的压配合突片124、125、126和127提供用于相应轴端部104和106在相应壳体侧壁16和18中的相应通孔24和26中的牢固压配合，并且防止轴100在踏板组件10的操作过程中相对于壳体12旋转。因此，在所示的实施方案中，轴100是固定式的并且踏板40相对于轴100和壳体12旋转。

此外，使用分别在轴头部104和壳体侧壁表面30上的相应的互补弯曲表面30b和104b，并且更具体地说，使用相应的直壁区段30b1、30b2、30b3、30b4和30b5以及104b1、104b2、104b3、104b4和104b5在例如踏板超负载情况下有利地导致从轴100到壳体侧壁16，并且更具体地说，从轴头部104到壳体侧壁16的应力减小以及更均匀的分布和传递。

此外，根据本发明，轴100的主体102上的相应的弯曲的外支承表面108、114和116适于紧靠限定踏板40的转筒42的内部通孔46的内支承表面42a。轴100上的外支承表面108、114和116使用不同材料最小化了轴100的外表面与由踏板40的转筒42的通孔46限定的内表面之间的磨损和不希望的摩擦。

将连接器组件74通过并穿过后部壳体开口22插入到踏板壳体12中，形成如下关系：在所述关系中，印刷电路板72和在其上的传感器70进行延伸并且处于限定在磁体62中的间隙中。

将摩擦杠杆82通过前部壳体开口20插入到踏板壳体12中，形成如下关系：在所述关系中，摩擦杠杆82位于踏板40的转筒42与踏板壳体12的基座14之间，同时螺旋弹簧84和86楔入在踏板40的下侧与摩擦杠杆82的插口90之间并在其间延伸，并且杠杆82的相应销83接收在限定于踏板壳体12的基座14中的相应凹口85中。

对足垫44施加向下的力致使踏板40和转筒42相对于踏板壳体12和踏板轴100顺时针旋转，这致使螺旋弹簧84和86被压缩，进而致使摩擦杠杆82围绕销83并且相对于踏板壳体12的基座14进行跷跷板型枢转，这进而致使摩擦垫82对踏板40的转筒42的外表面施加压缩摩擦力，进而将滞后力传递到踏板40和车辆操作者的足部。

踏板40相对于壳体12的旋转还导致磁体62的旋转，进而导致由霍尔效应传感器70感测到的磁体62产生的磁通量的大小和方向发生变化，并且允许检测和测量踏板40相对于壳体12的位置，从而实现对车辆的加速和减速的控制。

在不脱离本发明的新颖特征的精神和范围的情况下，可以实现上述实施方案的许多变化和修改，包括例如在其他类型的车辆踏板组件(包括接触式位置传感器型车辆加速器踏板组件)上使用本发明的轴100。

还应理解的是，不意图或不应推断出关于本文示出的磁体组件的任何限制。当然，意图的是，所附权利要求书涵盖落入权利要求书范围内的所有此类修改。