一种力度反馈清晰的油门脚踏板的制作方法

本发明涉及汽车零部件领域，具体是一种力度反馈清晰的油门脚踏板。

背景技术：

汽车是居民日常生活的出行工具，汽车越来越普及。

汽车中油门脚踏板是一个不可缺少的零部件，驾驶员踩下油门脚踏板后进行汽车加速，踩下幅度越大，加速度越大。

现有技术中，油门脚踏板只控制油门大小，其下踩行程与回复弹力基本都是线性关系，由其背后的弹簧或扭簧提供，驾驶员从脚踏板上只能得到下踩行程相关的反馈力，在驾驶员注意力不集中，通过视觉观感没有察觉到加速过多时，可能会由于油门脚踏板的保持原位而不断加速造成危险，现有车辆的油门脚踏板反馈力并没有与汽车车速或角速度产生联系。无法根据汽车速度提供相应的脚踏板反馈力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种力度反馈清晰的油门脚踏板，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种力度反馈清晰的油门脚踏板，包括板体，板体一侧铰接在汽车驾驶室内，板体连接一角度或位置传感器用于输出油门大小，油门脚踏板还包括第一工作缸、第二工作缸、流动管和连杆，第一工作缸、第二工作缸、流动管均固定在车身内，第一工作缸和第二工作缸通过流动管连接在一起，第一工作缸和第二工作缸内充有工作液，连杆两端分别与板体背面和第一工作缸铰接。油门脚踏板连接一个角度或位置传感器来检测脚踏板被踩下的程度，踩下地越深，油门输出越大，这属于现有技术，不是本发明要解决的问题，所以不再赘述。第一工作缸和板体通过连杆连接，板体被踩下后，不仅作为被识别使汽车加速，还会引发第一工作缸和第二工作缸内工作液的流动，工作液阻碍板体下压的力是对板体的反馈力，是汽车驾驶员踩下脚踏板后所能感受到的阻力，而且这一反馈力能根据汽车车速进行变化，驾驶员在对汽车进行加速时，能根据脚下油门的反馈力度得知车速情况，结合眼部的视觉观感，能更准确地直观的得知车速，防止速度过高造成危险，而且在加速过程中，脚部的反馈力是越来越大的，也就是说得需要越来越大的力才能继续保持原有的加速度，这让驾驶员需要主动地去保持踩下力度，原先的脚踏板只是弹簧最为反馈力，驾驶员踩下到一定程度，汽车就一直以这个位置所对应的加速度进行加速，而驾驶员踩下的力不会变化，除去视觉上的观感，在驾驶员其他观感上没有速度反馈，如果驾驶员疲劳驾驶，视觉观感迟钝或不集中，很容易造成危险。

进一步的，第一工作缸包括第一缸体、第一活塞、螺旋泵和密封支撑组件，第一缸体朝向板体的一端开口，第一缸体内滑动设置第一活塞，第一活塞朝向板体的端面与连杆铰接，螺旋泵设置在第一缸体远离板体的一端；

螺旋泵包括螺旋叶片、旋转轴和电机，电机固定连接在第一缸体外，电机输出轴以套轴形式安装旋转轴，旋转轴伸入第一缸体内并在其上设置螺旋叶片，旋转轴穿过第一缸体壁面的位置处设置密封支撑组件，油门脚踏板还包括转速信号台和信号线，电机通过信号线连接转速信号台。

第一缸体内设置的第一活塞是与连杆连接的部件，板体的下压松开会经由连杆而传递到第一活塞引发其沿第一缸体的移动，连杆两端分别铰接能够将板体绕其铰接点的旋转运动转变为第一活塞的平移运动，板体被驾驶员踩下，第一活塞挤压第一缸体内工作液排往第二缸体，第二缸体内充入更多油液后会使得油液进入其内的阻力变大，是板体所受到的第一个反馈力，也是与板体下压行程相关的一个反馈力，与现有技术中脚踏板受到的弹簧的反馈力的“力-踏板行程曲线”形状相似，后文称为“第一反馈力”。

本发明的板体受到的另一个反馈力来自螺旋泵，螺旋泵与转速信号台通过信号线连接，转速信号台连接着汽车内车速系统、或就是汽车内车速系统的一部分，转速信号台的功能就是将汽车车速转换成螺旋泵电机的控制指令，汽车车速越大，螺旋泵转速越快，转速信号台例如使用速度传感器加电机变频控制器即可实现相关功能，对于电机为直流电机的情况，利用脉宽调制(pwm)即能实现转速调节，具体的电机调速方案多种多样，在实际车辆设置本发明时，只需选用与车辆的电子系统最兼容的一种方式即可，直接目的：电机的运行转速与车辆转速相关达到即可。螺旋泵根据汽车车速具备不同的转速，螺旋泵的泵送方向是将第一缸体内部工作液排挤往第一活塞，螺旋泵转速越快，螺旋泵提供的朝向第一活塞的压力也就越大，这样第一活塞受到的第二个反馈力也就越大，这个反馈力与汽车车速相关、无关板体下压行程，后文称为“第二反馈力”。

进一步的，第二工作缸包括第二缸体、弹性体和第二活塞，第二缸体内滑动设置第二活塞，弹性体位于第二缸体内，弹性体一侧贴紧第二活塞端面、一侧贴紧第二缸体内壁，第二缸体内、第二活塞背离弹性体的一侧充有工作液，第一缸体内、第一活塞朝向螺旋泵的一侧充有工作液，第一缸体、第二缸体之间通过流动管连接起来使工作液在两个缸体内导通，第一缸体上与流动管的接口处位于螺旋叶片和电机之间。

第二缸体能接受从第一缸体排过来的工作液，其内部的第二活塞和弹性体具有使工作液回流的功能，驾驶员踩下脚踏板，工作液从第一缸体流往第二缸体，第二活塞挤压弹性体，弹性体给第二活塞的弹力反馈到板体上就是上文所述的第一反馈力。

进一步的，流动管包括第一导管、第一单向阀、第二导管和第二单向阀，第一导管和第二导管为连通第一缸体和第二缸体的两段独立管路，第一导管上设有第一单向阀，第一单向阀的流向为从第一缸体到第二缸体，第二导管上设有第二单向阀，第二单向阀的流向为从第二缸体到第一缸体；第二单向阀的阀球与阀垫为金属件，分别与信号线连接，第二单向阀的闭合、导通充当电机与转速信号台之间的信号通断开关。

流动管分两路，每路上加入单向阀使得工作液在流动管内的流动是分路进行的，在板体下压过程时，工作液从第一导管流过，此时第二导管没有液体流过，第二单向阀处于关闭状态，第二单向阀的关闭状态时，电机与转速信号台之间的信号线为连通状态，电机得到转速信号台的控制信号进行运转，提供前述的与车速相关的反馈力，抵抗驾驶员踩下板体；而在脚踏板松开的状态下，板体开始回弹，工作液从第二缸体经第二导管回流第一缸体，第二单向阀导通，信号线为断开状态，这样电机就会失去控制信号，从而停止运转，只有弹性体的弹力作为板体的回弹力，这样设置的目的可以使得松开脚踏板时，板体不会因为车速较高而急速弹回，驾驶员在踩下脚踏板一定程度后保持位置时不会因为脚部的稍微松懈导致踏板快速反弹，因为驾驶员有时只是脚部疲劳而懈怠了下踩脚踏板，他实际并不是想要松开脚踏板；在板体保持一定下压程度时，工作液不流动，第二单向阀是闭合状态，螺旋泵能持续提供不断增加地反馈力，但是只要稍微松开板体，有一点点工作液回流第一缸体，那么第二单向阀就会导通，螺旋泵就即刻停机，第二反馈力消失。

上段总结而言就是：只有板体的下压过程和保持位置的过程才会出现第二反馈力，而只要有一点点板体松开趋势，第二反馈力就会迅速消失。

作为优化，弹性体为蝶形弹簧。蝶形弹簧能以较小的行程获得较大的弹力。

作为优化，电机为伺服直流电机。伺服直流电机转速控制精确且启停快速，有助于第二反馈力不同条件下的快速建立与快速消失。

作为优化，第二导管的口径是第一导管口径的两倍或以上。第二导管相比于第一导管粗能够实现板体下压过程工作液从第一缸体流往第二缸体的较大阻力和板体松开过程工作液的快速回流；因为本发明有第二反馈力作为踏板反馈力，所以第一反馈力不能够太大，不然总的反馈力太大导致驾驶员下踩困难，但是如果弹性体的弹性系数较小，那么在汽车低速时，脚踏板是很容易就踩下的，这样汽车就以一个很大的加速度进行加速，可能发生危险，所以第一导管制作地可以较细，使得板体下踩过快时，工作液流过第一导管的阻力也作为体下踩阻力，防止下踩太快，让车辆缓慢加速，提高安全性，当然，在需要较大加速度时，也可以是使用较大的下踩力克服掉流动阻力直接油门踩到底。

作为优化，螺旋叶片的螺旋数为3～5旋。螺旋叶片螺数太多则可以以较低的转速获得较大的第二反馈力，但是结构尺寸会变大，只需要较低的转速则可以帮助电机更快地进行启停，所以权衡结构尺寸与电机急启急停需要，取螺旋数为3～5旋。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用板体、连杆、第一活塞来将脚踏板的下压过程转变成工作液的流动，工作液的流动引发弹性体提供的第一反馈力与螺旋提供的第二反馈力，第一反馈力与脚踏板下压行程相关，第二反馈力与车速相关，为脚踏板提供一个双重的反馈力，从脚部感官上提示驾驶员车速变化，驾驶员需要不断增加下踩力才能维持原先的加速度，增强驾驶安全性；第一工作缸与第二工作缸之间的流动管分两路，回流支路上的第二单向阀充当电机的开关，只有在脚踏板的下压过程与维持过程螺旋泵才运行并提供第二反馈力，板体稍微松开后及时撤除第二反馈力，防止板体由于汽车高速行驶时而快速地弹回；多螺旋叶片数的设置以及直流伺服电机的使用使得螺旋泵更好地具备了急启急停特性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明第一工作缸的结构示意图；

图3为本发明第二工作缸的结构示意图；

图4为本发明流动管的结构示意图；

图5为本发明第一工作缸的局部结构示意图；

图6为本发明电机、转速信号台、信号线、第二单向阀的连接结构图；

图7为本发明第一工作缸、流动管、转速信号台、信号线的连接结构图；

图8为本发明的使用示意图一；

图9为本发明的使用示意图二。

图中：1-第一工作缸、11-第一缸体、12-第一活塞、13-螺旋泵、131-螺旋叶片、132-旋转轴、133-电机、14-密封支撑组件、141-机械密封、142-轴承、2-第二工作缸、21-第二缸体、22-弹性体、23-第二活塞、3-流动管、31-第一导管、32-第一单向阀、33-第二导管、34-第二单向阀、41-转速信号台、42-信号线、51-板体、52-连杆、9-工作液。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种力度反馈清晰的油门脚踏板，包括板体51，板体51一侧铰接在汽车驾驶室内，板体51连接一角度或位置传感器用于输出油门大小，油门脚踏板还包括第一工作缸1、第二工作缸2、流动管3和连杆52，第一工作缸1、第二工作缸2、流动管3均固定在车身内，第一工作缸1和第二工作缸2通过流动管3连接在一起，第一工作缸1和第二工作缸2内充有工作液9，连杆52两端分别与板体51背面和第一工作缸1铰接。油门脚踏板连接一个角度或位置传感器来检测脚踏板被踩下的程度，踩下地越深，油门输出越大。第一工作缸1和板体51通过连杆52连接，板体51被踩下后，不仅作为被识别使汽车加速，还会引发第一工作缸1和第二工作缸2内工作液9的流动，工作液9阻碍板体51下压的力是对板体51的反馈力，是汽车驾驶员踩下脚踏板后所能感受到的阻力，而且这一反馈力能根据汽车车速进行变化，驾驶员在对汽车进行加速时，能根据脚下油门的反馈力度得知车速情况，结合眼部的视觉观感，能更准确地直观的得知车速，防止速度过高造成危险，而且在加速过程中，脚部的反馈力是越来越大的，也就是说得需要越来越大的力才能继续保持原有的加速度，这让驾驶员需要主动地去保持踩下力度，原先的脚踏板只是弹簧最为反馈力，驾驶员踩下到一定程度，汽车就一直以这个位置所对应的加速度进行加速，而驾驶员踩下的力不会变化，除去视觉上的观感，在驾驶员其他观感上没有速度反馈，如果驾驶员疲劳驾驶，视觉观感迟钝或不集中，很容易造成危险。

如图2所示，第一工作缸1包括第一缸体11、第一活塞12、螺旋泵13和密封支撑组件14，密封支撑组件14如图5所示，包括机械密封141和轴承142，第一缸体11朝向板体51的一端开口，第一缸体11内滑动设置第一活塞12，第一活塞12朝向板体51的端面与连杆52铰接，螺旋泵13设置在第一缸体11远离板体51的一端；

如图5所示，螺旋泵13包括螺旋叶片131、旋转轴132和电机133，电机133固定连接在第一缸体11外，电机133输出轴以套轴形式安装旋转轴132，旋转轴132伸入第一缸体11内并在其上设置螺旋叶片131，旋转轴132穿过第一缸体11壁面的位置处设置密封支撑组件14，油门脚踏板还包括转速信号台41和信号线42，电机133通过信号线42连接转速信号台41。

如图8所示，第一缸体11内设置的第一活塞12是与连杆52连接的部件，板体51的下压松开会经由连杆52而传递到第一活塞12引发其沿第一缸体11的移动，连杆52两端分别铰接能够将板体51绕其铰接点的旋转运动转变为第一活塞12的平移运动，板体51被驾驶员踩下，第一活塞12挤压第一缸体11内工作液9排往第二缸体21，第二缸体21内充入更多油液后会使得油液进入其内的阻力变大，是板体51所受到的第一个反馈力，也是与板体51下压行程相关的一个反馈力，与现有技术中脚踏板受到的弹簧的反馈力的“力-踏板行程曲线”形状相似。

本发明的板体51受到的另一个反馈力来自螺旋泵13，螺旋泵13与转速信号台41通过信号线42连接，转速信号台41连接着汽车内车速系统、或就是汽车内车速系统的一部分，转速信号台41的功能就是将汽车车速转换成螺旋泵13电机133的控制指令，汽车车速越大，螺旋泵13转速越快，转速信号台41例如使用速度传感器加电机133变频控制器即可实现相关功能，对于电机133为直流电机133的情况，利用脉宽调制(pwm)即能实现转速调节，具体的电机133调速方案多种多样，在实际车辆设置本发明时，只需选用与车辆的电子系统最兼容的一种方式即可，直接目的：电机133的运行转速与车辆转速相关达到即可。螺旋泵13根据汽车车速具备不同的转速，螺旋泵13的泵送方向是将第一缸体11内部工作液9排挤往第一活塞12，螺旋泵13转速越快，螺旋泵13提供的朝向第一活塞12的压力也就越大，这样第一活塞12受到的第二个反馈力也就越大，这个反馈力与汽车车速相关、无关板体51下压行程，后文称为“第二反馈力”。

如图3所示，第二工作缸2包括第二缸体21、弹性体22和第二活塞23，第二缸体21内滑动设置第二活塞23，弹性体22位于第二缸体21内，弹性体22一侧贴紧第二活塞23端面、一侧贴紧第二缸体21内壁，第二缸体21内、第二活塞23背离弹性体22的一侧充有工作液9，第一缸体11内、第一活塞12朝向螺旋泵13的一侧充有工作液9，第一缸体11、第二缸体21之间通过流动管3连接起来使工作液9在两个缸体内导通，第一缸体11上与流动管3的接口处位于螺旋叶片131和电机133之间。

第二缸体21能接受从第一缸体11排过来的工作液9，其内部的第二活塞23和弹性体22具有使工作液9回流的功能，驾驶员踩下脚踏板，工作液9从第一缸体11流往第二缸体21，第二活塞23挤压弹性体22，弹性体22给第二活塞23的弹力反馈到板体51上就是上文所述的第一反馈力。

如图4所示，流动管3包括第一导管31、第一单向阀32、第二导管33和第二单向阀34，第一导管31和第二导管33为连通第一缸体11和第二缸体21的两段独立管路，第一导管31上设有第一单向阀32，第一单向阀32的流向为从第一缸体11到第二缸体21，第二导管33上设有第二单向阀34，第二单向阀34的流向为从第二缸体21到第一缸体11；第二单向阀34的阀球与阀垫为金属件，分别与信号线42连接，如图6、图7所示，第二单向阀34的闭合、导通充当电机133与转速信号台41之间的信号通断开关。

流动管3分两路，每路上加入单向阀使得工作液9在流动管3内的流动是分路进行的，在板体51下压过程时，工作液9从第一导管31流过，此时第二导管33没有液体流过，第二单向阀34处于关闭状态，第二单向阀34的关闭状态时，电机133与转速信号台41之间的信号线42为连通状态，电机133得到转速信号台41的控制信号进行运转，提供前述的与车速相关的反馈力，抵抗驾驶员踩下板体51；而在脚踏板松开的状态下，板体51开始回弹，工作液9从第二缸体21经第二导管33回流第一缸体11，第二单向阀34导通，信号线42为断开状态，这样电机133就会失去控制信号，从而停止运转，只有弹性体22的弹力作为板体51的回弹力，这样设置的目的可以使得松开脚踏板时，板体51不会因为车速较高而急速弹回，驾驶员在踩下脚踏板一定程度后保持位置时不会因为脚部的稍微松懈导致踏板快速反弹，因为驾驶员有时只是脚部疲劳而懈怠了下踩脚踏板，他实际并不是想要松开脚踏板；在板体51保持一定下压程度时，工作液9不流动，第二单向阀34是闭合状态，螺旋泵13能持续提供不断增加地反馈力，如图9所示，但是只要稍微松开板体51，有一点点工作液9回流第一缸体11，那么第二单向阀34就会导通，螺旋泵13就即刻停机，第二反馈力消失。

上段总结而言就是：只有板体51的下压过程和保持位置的过程才会出现第二反馈力，而只要有一点点板体51松开趋势，第二反馈力就会迅速消失。

如图3所示，弹性体22为蝶形弹簧。蝶形弹簧能以较小的行程获得较大的弹力。

电机133为伺服直流电机。伺服直流电机转速控制精确且启停快速，有助于第二反馈力不同条件下的快速建立与快速消失。

第二导管33的口径是第一导管31口径的两倍或以上。第二导管33相比于第一导管31粗能够实现板体51下压过程工作液9从第一缸体11流往第二缸体21的较大阻力和板体51松开过程工作液9的快速回流；因为本发明有第二反馈力作为踏板反馈力，所以第一反馈力不能够太大，不然总的反馈力太大导致驾驶员下踩困难，但是如果弹性体22的弹性系数较小，那么在汽车低速时，脚踏板是很容易就踩下的，这样汽车就以一个很大的加速度进行加速，可能发生危险，所以第一导管31制作地可以较细，使得板体51下踩过快时，工作液9流过第一导管31的阻力也作为体下踩阻力，防止下踩太快，让车辆缓慢加速，提高安全性，当然，在需要较大加速度时，也可以是使用较大的下踩力克服掉流动阻力直接油门踩到底。

螺旋叶片131的螺旋数为3～5旋。螺旋叶片131螺数太多则可以以较低的转速获得较大的第二反馈力，但是结构尺寸会变大，只需要较低的转速则可以帮助电机133更快地进行启停，所以权衡结构尺寸与电机133急启急停需要，取螺旋数为3～5旋。

本发明的使用原理是：驾驶员下踩脚踏板，第一活塞12向下运动，挤压第一缸体11内的工作液9流往第二缸体21，第二缸体21内的弹性体22相应发生变形，弹性体22弹力提供脚踏板第一反馈力，第一反馈力与下踩行程相关，同时，第二单向阀34闭合状态，电机133与转速信号台41连通，螺旋泵13运转，螺旋泵13将第一缸体11内的工作液9往第一活塞12泵送，虽然没有发生实际行程，但是会阻挡第一活塞12继续下移以及下移趋势，螺旋泵13提供第二反馈力，第二反馈力与汽车车速相关；撤销下踩力后，弹性体22推挤工作液9回流第一缸体11，第二单向阀34导通，电机133与转速信号台41断开，螺旋泵13停机，只有弹性体22弹力作为脚踏板的回弹力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。