电子控制器组件中的非液压集成阻尼机构的制作方法

本申请请求申请日为2017年3月3日的第62/466718号美国临时申请的优先权，其整个内容在此引作参考。

本申请总体上涉及阻尼控制器，特别是用于诸如挖掘机的重型工业车辆的阻尼控制器。集成式减震器用于由脚踏控制器操作的加速踏板或制动踏板，但也可以更通常实施为操纵杆或其他手动控制器的一部分。

背景技术：

重工业应用中的控制抵抗无意操作是非常重要的。在粗糙表面上行驶，由于撞击车辆底盘时的瞬间冲击、或者车辆连接臂上的力的突然释放、或者操作员突然释放控制，可能导致无意的操作。

传统上，阻尼控制器提供作为传统液压控制系统的一部分。通常，液压系统本身由于液压流体的性质而提供一些固有的阻尼。

公开号为2010/0089197a1的美国专利申请公开了一种传统的阻尼控制器，其通过使用操作者的脚移动弹簧支撑的表面或踏板来操作。

美国专利6,931,962b2公开了另一种传统控制器。该控制器利用内部控制和液压来调节操作员的力并限制压下的速度。

逐渐地，液压控制正在被电子控制所取代。目前阻尼电子踏板的方法使用直接用螺栓固定在控制组件上的模块。这些电子控制模块通常使用堆叠的bellville垫圈盘簧或带有滑动活塞的流体填充室。

技术实现要素：

以下为本发明的示例性实施例的简要概述。本概述不旨在标识关键要素或描绘本发明的范围。

根据一个方面，一种用于手动操作以控制机器的阻尼电子控制装置，其包括一壳体、一可枢转地支撑在所述壳体中的具有旋转轴线的一轴上的可移动元件以及设置为检测所述轴的旋转运动的一电子传感器。一非液压阻尼机构连接到所述可移动元件，其中所述阻尼机构包括一活塞和一弹簧，所述活塞设置在所述壳体的一汽缸中并且设置为与作为工作工作流体的汽缸内的空气一起操作，所述弹簧使所述活塞朝向所述可移动元件弹性偏置。所述可移动元件朝向所述活塞的运动导致所述活塞压缩所述汽缸内的空气，从而提供抵制所述可移动元件的阻力，从而阻尼所述可移动元件的运动。

根据另一方面，所述可移动元件包括一踏板。

根据又一方面，所述传感器包括一霍尔效应传感器。

根据又一方面，所述阻尼机构包括一对活塞，所述一对活塞中的每一个都位于所述轴的对侧。

根据又一方面，所述一对活塞中的每一个设置为在所述可移动元件上施加基本上大小相等且方向相反的力，从而将所述可移动元件朝向一中立位置偏置。

根据又一方面，所述一对活塞中的每一个分别设置有所述弹簧，并且每个活塞在所述轴的对侧上均等地朝向所述可移动元件弹性偏置。

根据又一方面，所述活塞设置有一孔，该孔可滑动地连接到设置在所述可移动元件上的一栓钉，使得所述可移动元件围绕所述轴的旋转轴线的旋转导致所述活塞在所述汽缸内的竖直移动。

根据又一方面，所述活塞的内表面包括一圆形脊或凹槽，以接合并保持所述弹簧的顶部。

根据又一方面，所述活塞包括至少一个密封环，该密封环可滑动地接合所述汽缸的所述内壁。

根据又一方面，所述活塞包括完全穿过所述活塞延伸的一钻孔，以提供容纳在所述汽缸内的空气与所述壳体之外的外部环境之间的流体连通。

根据第二方面，提供一种阻尼电子控制装置，用于手动操作以控制机器。所述阻尼电子控制装置包括一壳体、可枢转地支撑在所述壳体中具有旋转轴线的一轴上的一可移动元件、一设置为检测所述轴的旋转运动电子传感器，以及一连接到所述可移动元件的一非液压阻尼机构。所述阻尼机构包括位于所述轴的对侧上的第一和第二活塞，每个活塞分别设置在所述壳体的第一和第二汽缸内并且设置为与汽缸内的作为工作流体的空气一起操作。在每个活塞和所述可移动元件之间提供一可移动连接，使得所述可移动元件围绕所述轴的旋转轴线的旋转导致每个活塞在相应汽缸内的竖直移动。弹簧被提供给每个活塞并适于将所述活塞弹性地偏置朝向所述可移动元件。所述可移动元件朝向所述第一活塞的运动导致所述第一活塞压缩第一汽缸内的空气，从而提供抵制所述可移动元件的阻力，从而阻尼所述可移动元件的运动。

根据又一方面，所述可移动元件远离所述第二活塞的运动导致所述第二活塞使所述第二汽缸内的空气膨胀。

根据又一方面，所述第一和第二活塞位于所述轴的对侧并且与所述轴成等距。

根据又一方面，多个弹簧分别设置在所述第一和第二活塞中的每一个上，其中所述弹簧在所述可移动元件上施加基本上大小相等且方向相反的力，从而使所述可移动元件朝向一中立位置偏置。

根据又一方面，所述可移动元件包括一踏板。

根据又一方面，所述第一和第二活塞中的每一个包括至少一个密封环，该密封环分别可滑动地接合所述第一和第二汽缸的内壁。

根据又一方面，所述第一和第二活塞的可移动连接包括一孔，该孔可滑动地连接到设置在所述可移动元件上的一栓钉，使得所述可移动元件围绕所述轴的旋转轴线的旋转导致所述第一和第二活塞分别在所述第一和第二活塞内的的竖直移动。

根据又一方面，所述第一和第二活塞中的每一个包括完全穿过相应活塞延伸的一钻孔，以提供容纳在所述第一和第二汽缸内的空气与所述壳体之外的外部环境之间的流体连通。

根据又一方面，一中立制动机构主动地将所述可移动元件向后移向一中立位置，其中所述中立制动机构包括固定到所述壳体的一机构主体和固定到所述可移动元件的一凸轮板。

根据又一方面，所述机构主体包括弹簧偏置的一凸轮从动销，该凸轮从动销容接并安置在凸轮板的一凹形凸轮表面中，由此当所述凸轮板与所述可移动元件一起旋转时，所述凸轮从动销在一凸轮作用面从所述凸轮板上移开，所述凸轮作用面与所述凸轮从动销接合并压在所述凸轮从动销上，与所述凸轮从动销的弹簧施加的力相反。

应理解，前面的概括性描述和以下的详细描述都提供了示例性和解释性实施例。包括附图以提供对所描述的实施例的进一步理解，并且附图并入并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的各种示例性实施例。

附图说明

通过参考附图阅读以下描述，本发明的各方面对于本领域技术人员将变得显而易见，附图中：

图1是集成在一电子控制器组件中的一非液压阻尼机构的前视立体图，其中所述机构处于一致动位置；

图2是通过图1的线2-2截取的非液压阻尼机构的一第一实施例的侧剖视视图；

图3是也通过图1的线2-2截取的所述第一实施例的剖视立体图；

图4是通过图1的线2-2截取的所述非液压阻尼机构的剖视侧视图，其中所述机构处于一中立位置；

图5是沿图4中的线5-5截取的所述非液压阻尼机构的剖视前视图；

图6a-6b是通过图5的线6-6截取的一中立制动机构的详细剖视侧视图；和。

图7是一替代实施例的视图，其中除了踏板之外还设置有一手柄，用于操作所述控制组件。

具体实施方式

在附图中描述和说明了结合本发明的一个或多个方面的示例性实施例。这些示出的示例不旨在限制本发明。例如，本发明的一个或多个方面可以用于其他实施例中，甚至可以用于其他类型的设备。此外，这里使用某些术语仅是为了方便，不应视为对本发明的限制。此外，在附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件。

在以下描述中，在涉及车辆的情况下，应注意，控制器不一定需要用于操作车辆，而是可以替代地用于操作非动力装置、模拟器、游戏控制台上或基于操作员输入的一个或多个控制信号的其他非车辆应用的各种特征。在这些情况下，“车辆”应被解释为利用由控制组件产生的控制信号的应用。

参考图1-3的示例，示出了一阻尼电子控制装置100，在此也称作控制组件、控制器组件或踏板组件。阻尼部分30a、30b集成到所述控制组件100的壳体14中，也称为控制器壳体14。所述壳体14可以安装到车辆的一底盘上，该车辆至少部分地基于由所述控制器组件100提供的控制信号来操作。

控制器组件100包括一踏板20，操作者例如通过向设置在踏板20的一上表面上的可移动表面22施加压力来操纵踏板20。例如，操作者可以使用他们的脚操纵踏板20。操作者在完全向后位置(如图1所示)、中立位置(如图4所示)和完全向前位置(未示出，基本上与图1相反)之间移动踏板20。所述踏板20还包括一杆26，杆26与所述可动表面22一起枢转。所述踏板20由所述控制器壳体14约束。所述踏板连接到一轴24，所述轴24限定了所述踏板可围绕枢转的轴。所述踏板20的移动由电子传感器40(参见图1)感测。

所述踏板组件100还包括一集成阻尼机构，其具有一第一阻尼部分30a和一第二阻尼部分30b，它们一起作用在所述踏板20上。所述第一和第二阻尼部分30a、30b基本相同，因此在下面的描述中为了简便，将仅详细描述所述第一阻尼部分30a。

所述第一阻尼部分30a包括装配到所述壳体14的一汽缸12a(也称作汽缸腔室)中的一活塞10a。圆柱形腔室12a围绕一定体积的空气，该空气被所述活塞10a封闭。所述活塞10a可以直接在所述汽缸12a的壁上滑动，或者所述活塞10a可以直接抵靠一可以插入所述汽缸12a的可选的套筒插入件(未示出)滑动。这种套筒插入件可以是可拆卸的或不可拆卸的。例如，所述壳体14可以由金属材料制成，而所述活塞10a可以由塑料或橡胶材料制成。使用也可以由塑料或低摩擦材料制成的套筒插入件可以促使所述活塞10a的运动和/或减少所述活塞10a上的磨损。可选地，所述活塞10a可以包括一个或多个活塞密封环，所述活塞密封环可滑动地接合所述汽缸12a的内壁。优选地，所述阻尼机构包括一对活塞，所述一对活塞中的每一个都位于所述轴的对侧。更优选地，所述活塞位于所述轴的相对侧并且与所述轴成等距。因此，这对活塞中的每一个设置为在所述踏板上施加基本上大小相等且方向相反的力，从而使踏板朝向一中立位置偏置。

一个或多个弹簧16a也封闭在所述圆柱形腔室12a中，其可用于将所述活塞10a的高度偏置到一中立控制位置。所述活塞10a的一外侧，可选地所述活塞的上侧或顶侧，设置有一孔18a或锁孔，其连接到或可滑动地连接到设置在所属踏板20上的一栓钉28a，使得所述踏板20绕由轴24限定的轴的旋转导致或转换成所述活塞10a在所述汽缸12a内的竖直运动，反之亦然。在使用多个活塞的情况下，优选地，该对活塞中的每一个分别设置有所述弹簧，并且每个活塞在所述轴的相对侧上均等地朝向所述可移动元件弹性偏置。

根据一个方面，所述踏板20可以使所述杆26位于基本上在相对于由所述可移动表面22限定的区域的中心位置的位置处。在这种情形，所述可移动表面22在概念上可以分成位于所述杆26一侧的一第一区域22a和位于所述杆26另一侧的一第二区域22b。向所述第一区域22a施加压力可以导致所述踏板20绕由轴24限定的轴线逆时针运动(即，如图2所示)。这种逆时针运动将引起所述踏板20朝向一完全前向位置的运动，这导致所述活塞10a到达所述汽缸12a内一完全插入位置。类似地，向所述第二区域22b施加压力可导致所述踏板20围绕其由轴24限定的轴线朝向一完全反向的位置(如图2所示)顺时针移动，这导致所述活塞10b达到在所述汽缸12b内的一完全插入时位置。仍然可以设想，所述杆26可以偏离中心位置一段距离。

所述踏板20和轴24可以整体成型为单个工件。在一优选实施例中，所述轴24与所述踏板20一起旋转。所述轴24延伸穿过所述壳体14，并且位于所述壳体14之外的所述轴24的一部分由传感器40感测。然而，在一替代实施例中，例如，所述轴24可以固定到所述壳体14。在该替代实施例中，所述踏板20将围绕固定轴24旋转，并且所述踏板的位置可以由传感器40直接感测，而不是间接地通过所述轴24感测。在这种情形，传感器40优选地设置在所述控制器壳体14内，靠近所述踏板20。

所述踏板20可以通过脚操作，特别是通过将操作者的脚施加到所述可移动表面22上，以便交替地压下所述第一区域22a或所述第二区域22b。例如，操作者可以使用他的脚趾压下所述第一区域22a，并且他的脚跟压下所述第二区域22b。以这种方式，利用操作者的脚的摇摆运动，可以操作所述踏板20以顺时针或逆时针摇动。尽管未示出，但是类似的“摇杆”概念同样可以应用于用户的手、臂或其他身体部位。

然而，在图7所示的替代实施例中，所述踏板20可设置有用于手柄杆50的一附件。在一个示例中，所述附件可以是一插座53或其他合适的可移除或不可移除的附件结构。所述手柄杆50可以是杆或其他线性、弯曲、折叠或角形元件，适于与使用者的身体部位(例如脚、臂或手)一起操作。所述手柄杆50可以由基本上刚性的材料制成，该材料可以适当地承受拉力，例如金属或复合材料。在任何情形，所述手柄杆50可包括可附接到所述轴24和/或所述踏板20的一第一端51，以及设置在便于车辆操作者抓握的位置处的一第二端52。可选地，所述第二端52可以设置有抓握装置，例如橡胶把手，可能带有轮廓或纹理表面，以便操作者舒适和方便。

所述手柄杆50的所述第一端51可永久性地固定到所述踏板20的一部分上，例如所述可移动表面22的一部分。然而，在其他实施例中，所述第一端51可永久性地附接到所述踏板20的另一部分上，例如所述杆26或所述轴24。或者，在任何这些实施例中，所述手柄杆50可以设置为可拆卸元件。换句话说，所述踏板20可以包括一插座53和/或一支架54，其可以将所述手柄杆50的所述第一端51可拆卸地固定到所述踏板20。在这种情形，所述手柄杆50的所述第一端51和插座53每个可设置有螺纹连接、固定螺钉或其他可释放的连接装置，以便将手柄杆50可释放地连接到所述踏板20。

在提供手柄杆50的一个实施例中，可以从设计中省略所述踏板的所述可移动表面22。或者，所述可移动表面22可以用一简单的结构性框架代替，以便相对于阻尼部分30a、30b在所需位置提供栓钉28a、28b。

在另一实施例中，除了踏板20的可移动表面22之外，可以提供手柄杆50(可拆卸设置或永久性固定设置)。在这种情形，车辆操作员可以选择使用他的脚在所述可移动表面22上致动控制组件100，或者用他的手抓住所述手柄杆50的所述第二端52。操作者可以选择使用脚和手交替，或者甚至可以选择同时使用脚和手以提供所述踏板20的更稳定的操作。

在一个方面，所述踏板20的所述可移动表面22可以是所述踏板20的上部上的一基本上平的表面。然而，所述可移动表面22可以可替代地设置为一弯曲表面，例如，设计成符合工作靴或操作员脚的鞋底。从俯视角度看，所述可移动表面22可以具有基本上矩形、圆形或脚印形状的区域，或者它可以具有任何其他多边形或不规则形状的区域。在一个方面，所述可移动表面22可涂覆有摩擦材料，例如橡胶，以便抓住操作者的脚或鞋。或者，所述可移动表面22可以加工成粗糙或有轮廓，以便提供合适的抓握。可选地，可以在所述可移动表面22上间隔地设置钻孔(其可选地可以是带螺纹的)，例如以便为所述手柄杆50提供插座(或螺纹)附接，或者为单独的脚部件(未示出)提供附接件，其可以设置在所述脚踏板20顶上的。可选地，所述脚部件可以作为脚踏板20顶部的可拆卸附件提供，以便于脚部件的清洁或者如果脏或破损的话可以容易地更换脚部件。

在所述踏板20的所述可移动表面22的所述第一区域22a和第二区域22b的下侧，提供一第一栓钉28a和一第二栓钉28b。所述第一和第二栓钉28a、28b可以与所述踏板20一体成型，或者它们可以成型为单独的零件并且连接到所述踏板20。所述第一和第二栓钉28a、28b可以以销、钩子、舌片的形式成型或以适于接合活塞10a、10b的孔19a、19b的任何其他形式成型。

所述踏板20的杆26可以被成型为匹配在所述控制器壳体14的开放式腔室内。可选地，所述踏板20的所述杆26可以成型为匹配在所述控制器壳体14的一杆接收部分15上。特别地，所述杆26可以具有连接到所述可移动表面22的一顶部，以及设置在所述控制器壳体14的杆接收部分15内的一基部25。所述杆接收部分15可以是开放空间，或者可选地，可以具有与所述控制器壳体14的杆接收部分15互补的轮廓。这样，所述踏板20可以由所述控制器壳体14的杆接收部分15支撑，同时所述踏板20可以仍然绕由轴24限定的轴线自由旋转。在所述杆26的基部25和所述控制器壳体14的杆接收部分15之间以最小的摩擦发生旋转。特别地，所述杆26的所述基部25和所述控制器壳体14的杆接收部分15可以加工成一定光滑度，和/或设有涂层以最小化它们之间的摩擦。

所述轴24可以与所述踏板20一体成型，或者通过合适的紧固件27连接到所述踏板20。所述轴24被约束在所述壳体14中，使得所述轴24(连同相邻的踏板20)可以围绕由所述轴24限定的轴线以顺时针或逆时针方向旋转。

所述控制器壳体14可设计为带有凸缘和/或螺栓孔11，以允许所述壳体14螺栓连接到车辆。优选地，所述螺栓孔11绕所述控制器壳体14间隔开，例如在拐角和/或边缘处，但是可以想到各种适当的设置可以用于特定应用或车辆。此外，所述控制器壳体14可以设计为带有一第一侧壁14a和一第二侧壁14b。所述第一和第二侧壁14a、14b可各自设置在距踏板20的旋转轴线一定距离处。此外，所述第一侧壁14a可具有一第一高度，所述第二侧壁14b可具有一第二高度，选择所述高度以限制所述踏板20的旋转运动范围。换句话说，所述踏板20可以在逆时针方向上从一中立位置旋转到一全前向位置，其中所述踏板20的所述第一区域22a接触所述第一侧壁14a。在所述全前向位置，可以通过设置在所述第一侧壁14a顶部的一可选的第一止动表面13a防止所述踏板20沿逆时针方向进一步旋转。类似地，所述踏板20可以在顺时针方向上从一中立位置旋转到一全后向位置，其中所述踏板20的所述第二区域22b接触所述第二侧壁14b。在所述全后向位置，可以通过设置在所述第二侧壁14b顶部的一可选的第二止动表面13b防止踏板20沿顺时针方向进一步旋转。

可替代地或额外地，可以在所述杆26的基部上和/或在所述控制器壳体14的杆接收部分上设置一额外的止动表面(未示出)(或者可以提供互补的止动表面)，以防止所述踏板20在所述全前向和所述全后向位置之间旋转超过其预期的运动范围。

通常，所述踏板20可以偏置到一中立位置。在所述中立位置，所述可移动表面22可以位于所述全向前和所述全后向位置之间的一角位置。在一个方面，所述中立位置可以基本上位于所述踏板的运动范围的中点或中心。在其他方面，所述中立位置可以更靠近所述全前向位置或更靠近所述全后向位置。优选地，在所述中立位置，所述踏板20相对于安装所述控制器壳体14的地平面或表面或其他期望的设定点处于大约零度的基本水平角度。

在任何情况下，所述踏板20的旋转位置由传感器40感测，例如优选地是电子传感器。所述传感器40可以位于例如壳体14上。或者，所述传感器40可以固定到控制器壳体14所安装的车辆的底盘上。无论何种方式，传感器40应该优选地位于允许其感测轴24的旋转位置和/或旋转运动的位置处。在一个方面，所述传感器优选地是霍尔效应传感器。替代地或额外地，同样可以采用其他类型的传感器，例如接触传感器、can(控制局域网)传感器、产生模拟或数字输出的各种类型的传感器、光学传感器和/或电感传感器。

传感器40产生指示所述轴24的旋转位置和/或运动的信号。由此，可以推断出所述踏板20的位置和/或运动。该信号可以不同地用于驱动或操作车辆。特别地，在一个方面，所述信号可以指示两个互补的操作参数，例如一加速度值和一制动值。根据该方面，当所述踏板20处于所述中立位置和所述全前向位置之间时，将产生与所述踏板20的旋转度相对应的加速度值作为控制信号。当所述踏板20处于所述全前向位置时，可以产生最大前向加速度信号。类似地，当踏板20处于所述中立位置和所述全后向位置之间时，不会产生加速度信号(或零加速度信号)。或者，将产生与所述踏板20的旋转度相对应的制动值作为控制信号。当所述踏板20处于所述全后向位置时，可以产生最大制动信号。或者，当所述踏板20处于所述全后向位置时，可以产生最大反向加速度信号。可选地，当所述踏板20处于所述中立位置时也可以产生控制信号，指示这样的情形。在不同的示例中，在一方向控制系统中，逆时针运动(如图1-2所示)可以导致车辆向前运动，而顺时针运动导致向后运动。

在另一替代方面，所述踏板20的旋转位置可用于产生一输出信号以控制挖掘机的臂的位置。根据该方面，逆时针旋转所述踏板20可导致挖掘机的臂向前移动，而顺时针旋转所述踏板20可导致挖掘机的臂向后移动。或者，可以考虑向上和向下方向的互补运动。在又一替代方案中，可以设想臂的互补旋转运动(例如沿顺时针和逆时针方向)。

在又一替代方面，所述踏板20的整个旋转运动范围可对应于一单个输出值。根据该方面，将所述踏板20置于所述全后向位置将导致控制信号为零，而将踏板20置于全前向位置将导致指示最大可能值的控制信号。或者，可以通过使所述中立位置和所述全后向位置之间的所有踏板位置产生为零的控制信号来选择性地禁用控制。换句话说，可以有效地禁用当所述踏板从所述中立位置顺时针旋转时的任何控制输出。在类似的实施例中，所述踏板20的顺时针旋转可以产生一控制信号，而超过所述中立位置的逆时针旋转可以使控制信号有效地被禁用。本领域技术人员可以通过感测所述踏板20的摇摆运动来设想许多其他可用的控制方案。

如上所述，所述第一和第二阻尼部分30a，30b的所述活塞10a、10b，汽缸20a、20b和弹簧16a、16b基本相同。因此，将仅详细描述活塞10a、汽缸12a和弹簧16a；然而，该描述也适用于活塞10b、汽缸12b和弹簧16b，类似于活塞10a、汽缸12a和弹簧16a。

在所示的实施例中，活塞10a具有基本上圆柱形的侧壁，其外表面设计成与圆柱形腔室12a的内表面连续接触。可选地，活塞10a可包括一个或多个活塞密封环，所述活塞密封环可滑动地接合所述汽缸12a的内壁。

在替代实施例中，所述活塞10a可具有非圆形的横截面，而是椭圆形、多边形或不规则的横截面。在这种情形，汽缸12a的内壁的横截面的形状和尺寸应与活塞10a的横截面相匹配。活塞10a的外壁优选地具有小于或等于圆柱形腔室的内表面的高度的高度，以便允许活塞10a压入圆柱形腔室12a中。换句话说，活塞10a的高度不应妨碍所述可移动表面22的第一区域22a接触所述壳体14的所述第一侧壁14a。然而，类似地，所述活塞10a和圆柱形腔室12a的组合高度应该大于当踏板20处于完全后向位置时所述可移动表面22的所述第一区域22a的最大高度。以这种方式，所述踏板20的所述可移动表面22用作止动件，并且由于所述踏板20的逆时针旋转，通过所述可移动表面22的所述第一区域22a的向上移动防止所述活塞10a从所述汽缸12a移出。

在每个活塞和所述踏板之间提供一可移动连接。例如，活塞10a在其上表面上设有至少一个孔19a。孔19a可以成型为槽或锁孔或其他类型的钩或扣，其能够接合设置在所述可移动板22上的栓钉28a。孔19a可以与活塞10a一体成型，或者孔19a可以使用单独的工件或部件组装到活塞10a上，所述工件或部件的形状适合于该目的。孔19a设置在活塞10a上的一个位置，以便与所述踏板20的栓钉28a接合，活塞10a和踏板20都设置在所述壳体14中。因为所述踏板20以弧形移动，而活塞如图10a、10b所示以线性竖直方向上移动，孔19a可以成型为具有成角度的、弯曲的或弧形的接合表面的槽，以便允许在所述踏板20横穿其弧形路径时所述踏板20的栓钉28a在孔19a内有余地地横向移动。换句话说，孔18a可具有在所述踏板20旋转期间紧紧跟随栓钉28a的运动路径的凸轮几何形状。另外，孔18a的凸轮几何形状可以设置为驱动所述活塞10a的竖直运动，以期望的速率和/或量来满足期望的阻尼作用。在任何情形，栓钉28a和孔19a之间的连接应该使得所述栓钉28a永久性保持在孔19a内，而不管所述踏板20的旋转位置如何。换句话说，栓钉28a在控制组件100的操作期间不应从所述孔19a中释放。

在所述活塞10a和所述圆柱形腔室12a之间，提供一弹簧16a(可选地，提供多个弹簧)。如图所示，所述弹簧可以是螺旋弹簧。可以想到其他类型的弹簧，包括蜗卷弹簧、螺旋扭转弹簧、拉力弹簧、板簧等。在又一示例中，可以设想所述弹簧可以与活塞10a本身一起制造，以便形成一整体零件。例如，所述弹簧可以由柔性臂提供，所述柔性臂从所述活塞向外或向下延伸以与所述圆柱形腔室12a接合。另外，可以设想，通过将弹簧更换为不同弹簧率、弹簧常数或力常数之一，可以调节由所述活塞10a提供的阻尼力的大小。可以选择所述弹簧16a的高度和弹簧16a的弹簧力，使得当所述踏板20处于所述中立位置时弹簧16a、16b处于相同的张力或压缩。在任何情形，当所述踏板20处于所述中立位置时，踏板20上的两个弹簧16a、16b的合力应为零。

所述活塞10a的一内表面优选地包含一圆形脊或槽17a、17b，用于接合所述弹簧16a的顶部并将其保持在适当位置。可选地，类似或不同的结构同样可以设置在所述汽缸12a中以保持所述弹簧16a的另一端。可以设想，每个活塞10a、10b可以使用单个弹簧，或者可以利用两个或更多个弹簧来实现活塞10a在汽缸12a内的运动或者踏板20的操作感觉或者为了各种其他原因的足够性能。例如，如图所示，每个活塞10a、10b可以使用一对弹簧16a、16b，它们基本上同轴地布置在活塞10a、10b内。所述弹簧可以以各种方式保持在所述活塞内。在所示的示例中，具有相对较大直径的一个弹簧可以接合活塞10a、10b的内径壁，而具有相对较小直径的另一个弹簧可以接合更靠近活塞10a、10b的中心的所述圆形脊或槽17a、17b。可以进一步预期，每个汽缸12a、12b内的两个或更多个弹簧16a、16b可具有相同的弹簧常数或不同的弹簧常数。这样，通过更换每个汽缸内的弹簧，可以容易地定制弹簧力。

所述活塞10a接合在所述汽缸12a中，所述汽缸12a形成在壳体14中。所述汽缸12a包括一个或多个侧壁和一底部，它们限定了所述汽缸的一内表面。所述汽缸的所述底部可选地可包含一圆形脊或槽，用于接合所述弹簧16a的底部并将其保持在适当位置。所述汽缸12a向上开口；该开口有效地被所述活塞10a封闭。如上所述，选择汽缸12a的尺寸，更具体地说，汽缸12a的内壁的尺寸、形状和高度，以匹配和补充所述活塞10a的尺寸、形状和高度。汽缸12a的内表面是封闭的连续表面。在一个优选的方面，所述侧壁、底部和它们之间的所有连接处没有设置任何入口或出口。因此，所述汽缸12a的内表面被密封，并且不适于让液压流体或其他不可压缩的流体进出圆柱形腔室12a。

然而，在替代方面，可以对所述活塞10a的外侧壁和/或所述汽缸12a的内侧壁进行调整，以控制作为可压缩流体的空气的流入和流出所述汽缸12a的速率。特别地，所述侧壁可以设置有多个基本上竖直的凹槽，或者可替代地有角度或弯曲的凹槽，以允许空气更快地逸出，并且允许圆柱形腔室12a的内部的气压相对于环境气压的不平衡得以解决。

可选地，活塞10a可包括一个或多个活塞密封环，所述活塞密封环可滑动地接合所述汽缸12a的内壁。例如，如图4所示，活塞10a、10b可包括至少一个密封环70a、70b和可选的多个密封环70a、70b，它们围绕活塞10a、10b的外周并与汽缸12a、12b的内壁直接滑动接触。在所示的示例中，每个活塞包括两个密封环70a、70b，但是可以使用更多或更少的密封环。每个密封环70a、70b位于活塞10a、10b外部的环形凹槽72a、72b中。密封环70a、70b可以是连续的环形设计，或者可以具有延伸穿过的开口或狭缝，以便于卡扣配合安装到所述凹槽72a、72b中。优选地，密封环70a、70b由相容且低摩擦的材料制成，例如聚四氟乙烯(ptfe)。或者，密封环70a、70b可以由塑料或甚至橡胶材料制成。可选地，橡胶o形环74a、74b可以用在凹槽72a、72b中的一个或多个中。o形环的使用还可有助于增加密封并限制汽缸12a、12b与外部环境之间的空气交换。可选地，ptfe环70a、70b中的至少一个可以与所述凹槽72a、72b中的橡胶o形环74a、74b一起使用，并且插入在活塞10a、10b和密封环70a、70b之间。以这种方式，o形环可以主动地将ptfe环向外偏压成与汽缸12a、12b的内壁接合。

额外地或可替代地，如图所示，一个或多个钻孔60a、60b可以设置在活塞10a或汽缸12a中，以允许空气流入或流出圆柱形腔室12a。换句话说，钻孔60a、60b可以完全延伸穿过活塞，以提供包含在圆柱形腔室12a内的空气与壳体14之外的外部环境之间的流体连通。例如，当活塞10b朝向最低位置移动时(如图2所示)，汽缸12b内的空气通过钻孔60b被驱出。同时，随着汽缸12a朝向最高位置移动时，空气通过钻孔60a被吸入另一个汽缸12a。钻孔60a、60b的尺寸、数量和/或位置可以适于提供理想的流速或空气量，从而实现活塞10a、10b的理想的阻尼率。额外地或可替代地，活塞10a的外侧壁和/或汽缸12a的内侧壁可以用机器加工或材料涂覆以形成更加气密的界面，这可以允许困在所述圆柱形腔室12a中的空气的阻尼效果要持续更长的一段时间。换句话说，通过形成更加气密的界面，腔室和外部之间的气压差被更慢地中和，允许汽缸内的空气的阻尼效果持续更长时间。如上所述，活塞10a可包括一个或多个活塞密封环，所述活塞密封环可滑动地接合汽缸12a的内壁，以实现或调节这种气密(或有限泄漏)的界面。

可选地，如图4所示，在活塞10a、10b的钻孔60a、60b处可以设置一阀62，以控制或限制汽缸12a、12b中的空气交换。在一个示例中，阀62可以是一固定螺钉，其与钻孔60a、60b螺纹接合以控制通过其中的空气流。所述固定螺钉可以具有恒定的直径，或者甚至是锥形直径，并且可以类似于针阀起作用。因此，通过将阀62或多或少地相对地插入钻孔60a、60b中，可以选择性地调节钻孔60a、60b的气流交换的速率或量。应当理解，尽管仅示出了一个阀62，两个活塞10a、10b都可包括阀。还应理解，可以使用各种其他类型的阀或限流器，例如球阀、闸阀、蝶阀、旋塞阀等。

现在详细描述由阻尼部分30a、30b实现的集成阻尼机构。当操作者将踏板20推出中立位置时，栓钉28a、28b分别向上和向下推动活塞10a、10b。这使弹簧16a、16b分别伸展和压缩。因此，弹簧16a、16b在踏板20上提供一力，该力将踏板20朝向中立位置偏压回来。换句话说，弹簧16a、16b提供作用在踏板20上的一偏置机构。弹簧16a、16b提供的力基本上与踏板20远离其中立位置的旋转程度成比例。换句话说，当踏板20处于全前或全后位置时，弹簧16a、16b的弹簧合力最强，弹簧力作用在使踏板20偏置回所述中立位置的方向上。重要的是，弹簧16a、16b的力仅取决于踏板20的旋转位置。换句话说，假设踏板20保持在相同位置，弹簧16a、16b的力随时间是恒定的。对于踏板20的每个可能的角位置，来自弹簧16a、16b的恒定弹簧力保持恒定在由踏板的角位置确定的值。

集成阻尼部分30a、30b的另一个部件不是恒定的，而是随时间变化。每当踏板的角位置从一第一位置改变到一第二位置时，活塞10a、10b分别被吸起和/或向下推入汽缸12a、12b中。这使得一个圆柱形腔室12a中的空气被压缩，而另一个圆柱形腔室12b中的空气膨胀、变薄或受到真空力。这抑制了踏板20的运动，因为汽缸12a、12b内的空气的不均匀加压将瞬间产生将踏板20从所述第二位置推回到所述第一位置的力。由汽缸12a、12b中的空气引起的瞬时阻尼随时间不恒定。相反，随着时间的推移，该阻尼力被释放或中和，因为汽缸12a、12b内的空气通过活塞10a、10b的外壁与汽缸12a、12b的内壁之间的边界和/或通过钻孔60a、60b与外部空气连通。换句话说，在几秒或十分之几秒的时间之后，汽缸12a、12b内的气压将等于控制组件100外部的环境气压，这意味着朝向踏板的先前位置的阻尼力逐渐释放。

由于弹簧16a、16b施加的弹簧力，集成阻尼部分30a、30b可以将踏板偏置超向一中立位置。优选地，弹簧16a、16b在两个汽缸12a、12b内是相同的，使得它们在轴24上施加基本相同的扭力，从而将踏板20驱动回到所述中立位置(见图4)。

集成阻尼部分30a，30b还可以调节操作者的力。特别地，弹簧16a、16b确保操作者的脚上的压力向操作者提供关于踏板的当前位置从踏板的中立位置偏离的程度的即时反馈。此外，当操作者改变踏板20的位置时，汽缸12a、12b内的空气沿着踏板20的整个运动范围提供阻尼效果，从而防止踏板20在任何方向上被过快地推动。

最后，集成阻尼部分30a、30b还能够防止由于来自外力的冲击引起的不希望的致动。这是由于弹簧16a、16b的中立偏置效应以及汽缸12a、12b的压缩空气阻尼效应。

参考图5和6a-6b，控制器组件100还可包括一中立制动机构80，其主动地将踏板20朝向中立位置移回(例如，踏板20相对于控制器壳体14安装的平面或表面处于大致零度的基本上水平角度，或其他理想的中立位置)，以及向使用者提供踏板20已返回到中立位置的触觉反馈。所述中立制动机构80附接到壳体14的一侧并且与踏板20接合。

如图6a所示，机构主体82可拆卸地固定到壳体14的一侧，或者甚至可以与壳体14一起形成。凸轮板84刚性地固定到踏板20上以与其一起移动。可选地，凸轮板84可以与踏板20一起形成。在所示的示例中，凸轮板84具有附接到踏板20的下侧的一个面并且与踏板20一起枢转，但是可以设想各种安装配置。凸轮板84还包括由位于相对面上的凸轮表面86限定的一凹槽。优选地，凸轮表面86具有凹入的弯曲几何形状。凸轮从动销88被接收并安置成与凸轮表面86接触。优选地，凸轮表面86和凸轮从动销88与轴24竖直对齐，踏板20可围绕轴24枢转。在一个示例中，凸轮表面86、凸轮从动销88和轴24的纵向轴线都位于同一平面上。凸轮从动销88位于承载板90的顶部，承载板90由一弹簧92弹性偏置。在所示的示例中，承载板90通过一扭转弹簧向上弹性偏压以将凸轮从动销88按压成与凸轮表面86接合，尽管可以使用各种其他弹簧。弹簧92位于承载板90的下侧上的机构主体82的内部94内，并且可以保持在一环形圈内。承载板90设置成在内部94内线性地向上和向下平移。

凸轮表面86的直径通常等于或略大于凸轮从动销88的直径，使得销容易地容纳在凹形凸轮表面凹部内。因此，当凸轮板84旋转时，随着凸轮表面86的一端96a、96b越过凸轮从动销88，凸轮从动销88开始离开凹形凸轮表面。接下来，凸轮作用面98a、98b接合在凸轮从动销88上并向下压凸轮从动销88，对抗凸轮从动销88的弹簧92所施加的力。

当踏板20处于中立位置时，如图4和6a所示，凸轮从动销88位于凸轮表面86的中心，并且承载板90位于最顶部位置，弹簧92处于最大延伸位置。当踏板20开始旋转回到完全前进或相反状态之一时，如图2和6b所示，凸轮板84与其一起以相同的角度旋转，接着是凸轮表面86的一个端部96a、96b(取决于踏板20枢转的任何方向)。此后，随着凸轮作用面98a、98b向上骑到凸轮从动销88上并向凸轮从动销88施加向下的力，凸轮从动销88从凹形凸轮表面86上脱离。由此推动承载板90在内部94内竖直向下，压缩弹簧92。在将踏板20返回到中立位置时，弹簧92向上推动承载板90，这迫使凸轮从动销88回到由凸轮表面86限定的凹槽中。

凸轮从动销88进入和离开由凸轮表面86限定的凹部的这种运动以用户可感觉到的“咔哒”响应的形式产生力反馈触觉响应。因此，当踏板20朝向中立位置移回时，使用者可以在知觉上感觉到凸轮从动销88被强制插入由凸轮表面86限定的凸轮板84的凹槽中的“咔哒”动作。可选地，当踏板20移离中立位置时，使用者也能够在知觉上感觉到凸轮从动销88被迫离开凸轮板84的凹槽。额外地或可选地，可以进一步设想凸轮从动销88、凸轮表面86和/或承载板90中的任何一个或全部可包括多个脊或棘爪，其在踏板20移动离开中立位置并朝向全前或全后/制动位置时提供一系列用户可感觉到的物理触觉“咔哒声”。以这种方式，用户可以更好地了解踏板运动。最后，由弹簧92施加到凸轮从动销88上的力可有助于将踏板20保持在中立位置，因为凸轮从动销88被鼓励保持在凸轮板84的凹部的中心，这是由于弹簧92的力与凸轮表面86的端部96a、96b的结合。

本文描述的集成阻尼部分30a、30b可以作为独立组件提供。或者，可以提供一控制组件100，其包括如本文所述的集成阻尼部分30a、30b。更进一步地，可以提供一种系统，包括带有控制组件的车辆，该控制组件包括如本文所述的集成阻尼机构。

如本文所述的踏板20、壳体14和活塞10a、10b可各自单独地由一种或多种材料制成，包括但不限于钢或其他金属、树脂、橡胶、玻璃纤维或其他复合材料或硬塑料。不同的材料可用于这些部件中的不同部件。此外，这些部件中的各种部件可以使用模制、诸如切割或铣削的删减技术或诸如3d打印的添加技术来制造。最后，这些部件中的每一个可以整体制成单个工件，或者这些部件中的各个部件可以单独地由部件组装而成。

最后，应当理解，当在恶劣或肮脏的环境中使用时，控制组件100可以全部或部分地由合适的柔性覆盖物覆盖，该柔性覆盖物将内部部件与脏的外部环境隔离。例如，柔性橡胶套等可以完全覆盖控制组件100并且可以连接到踏板20和壳体14中的任一个或两者上。优选地，这种柔性橡胶套包括一个或多个波纹，其提供适当的灵活性以使得能够实现套在各种操作位置中与踏板20一起容易地移动。

已经参考上述示例性实施例描述了本发明。在阅读和理解本说明书后，其他人会想到多种修改和变更。结合本发明的一个或多个方面的示例性实施例旨在包括所有这些修改和变更。