CN110370928B - 一种用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构、可调的汽车脚踏板人机验证装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于换挡机构人机验证的踏板臂机构、可调的换挡机构人机验证装置和方法，其包括上踏板臂、中踏板臂和踏板，所述中踏板臂与所述上踏板臂连接，所述中踏板臂上可锁止的滑动配合连接有下踏板臂，所述踏板与所述下踏板臂铰接，所述下踏板臂的移动方向与所述中踏板臂的移动方向垂直。本发明可以根据脚踏板位置/角度/行程/踩踏力等各个变量对脚踏板进行调整，完全克服上述传统验证方法的缺点，实现任一开发车型踏板的踩踏舒适性的验证评价。

Description

一种用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构、可调的汽车脚 踏板人机验证装置和方法
技术领域
本发明涉及一种人机验证的踏板臂机构、可调的汽车脚踏板人机验证装置和汽车脚踏板人机验证方法，属于汽车人机验证技术领域，具体涉及一种用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构、包含有该踏板臂机构的可调的汽车脚踏板人机验证装置和使用了该汽车脚踏板人机验证装置的汽车脚踏板人机验证方法。
背景技术
汽车三踏板(加速\制动\离合)是驾驶人员在行车过程中频繁使用的操作机构，脚踏板在踩踏前的踏板位置、踏板倾角；踩踏过程中的踩踏行程及行程倾角；踩踏后的踏板位置、踏板倾角；以及踩踏力的大小均直接影响到驾乘舒适性的感受。然而，在车辆开发前期，往往缺乏方便、快捷的评估手段来进行实物评价。
如在实车上进行汽车脚踏板的验证，首先需试制一套完整的踏板机构，然后将其安装于实车，整个安装过程耗时费力；其次，因为每个车型的踏板布置有差异，所以每个新车型都需重新试制和验证，经济性非常差；此外，踏板位置、角度及行程均无法实时调节，如改变其中的参数大小，均需重新试制和验证。总而言之，传统的验证方法存在低效、繁琐、经济性差等缺点。
中国发明专利CN101716964A的说明书中公开了一种面向汽车正向开发的车辆人机工程试验平台，其可调踏板总成包括踏板支架，踏板支架上设置转轴，转轴铰接设有踏板的踏板臂，在踏板臂上还设置回位拉簧；拉簧另一端连接固定在踏板支架上；在踏板支架转轴下方是还设置弧槽，弧槽内设置可滑动调节限位踏板臂行程的两根螺栓；所述的踏板臂是可伸缩调节长短和踏板转角的踏板臂踏板臂包括上踏板臂、中间踏板臂、下踏板臂；上踏板臂与中间踏板臂通过螺栓连接，其上的螺栓孔是沟槽孔；所述的中间踏板臂与下踏板臂是通过螺栓铰接。很显然，该技术方案只能实现上踏板臂与中间踏板臂之间的相对移动，即实现踏板臂长度(Z向调节)的变化，而对于不同的开发车型来讲，由于开发平台不一样，每个踏板相对于旋转轴的运动轨迹都是不一样的；即使是基于同平台的开发车型，轿车和SUV、 MPV由于坐姿不一样，腿脚对应的最舒适的施力起点和施力方向不一样，所以对踏板的踩踏运动轨迹的要求也不一样，而脚踏板的操作除了舒适性，更加涉及到行车安全的因素。如果只是实现踏板臂的长度(Z向调节)，踏板只能踩踏出基于同一X向的施力起点的运动轨迹，不符合不同车型对踩踏舒适性及安全性的要求，而本专利将踏板臂设置成同时具备长度(Z向调节)和X向调节，即可实现脚踏板基于任一施力起点和任一施力方向的调节，从而可以调节出适应腿脚踩踏舒适性方向的任一运动轨迹，最终真正满足不同车型的踏板舒适性验证和开发诉求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构、可调的汽车脚踏板人机验证装置和方法，其可以根据脚踏板位置/角度/行程/踩踏力等各个变量对脚踏板进行调整，完全克服上述传统验证方法的缺点，实现任一开发车型踏板的踩踏舒适性的验证评价。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构，其包括上踏板臂、中踏板臂和踏板，所述中踏板臂与所述上踏板臂可锁止的滑动配合连接，所述中踏板臂上可锁止的滑动配合连接有下踏板臂，所述踏板与所述下踏板臂铰接，所述下踏板臂的移动方向与所述中踏板臂的移动方向垂直。
在本发明的一种优选实施方案中，所述上踏板臂上连接有同轴布置的圆柱销和扭簧，所述圆柱销的中轴线与所述下踏板臂的移动方向出垂直且所述圆柱销的中轴线与所述中踏板臂的移动方向垂直。
在本发明的一种优选实施方案中，所述上踏板臂上设置有用于滑动配合连接所述中踏板臂的导向槽和连接孔。
在本发明的一种优选实施方案中，所述中踏板臂的一端设置有用于与所述上踏板臂配合的第一锁止螺栓，所述中踏板臂的另一端设置有用于与所述下踏板臂配合的第二锁止螺栓。
在本发明的一种优选实施方案中，所述下踏板臂上设置有用于与所述中踏板臂配合的滑动调节孔。
本发明还公开了一种可调的汽车脚踏板人机验证装置，其包括能够沿X向、Y向Z向自由移动的空间位置调节机构，所述空间位置调节机构的活动端连接有前述的用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述空间位置调节机构包括X 向调节机构、Y向调节机构和Z向调节机构，所述X向调节机构的固定端与所述Y向调节机构的活动端固接，所述Z向调节机构的固定端与所述X向调节机构的活动端固接，所述Z向调节机构的活动端连接有所述踏板臂机构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述Y向调节机构包括沿Y 向布置的固定导轨，所述固定导轨上滑动配合连接有左右滑块，所述左右滑块上连接有所述X向调节机构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述X向调节机构包括固接于所述左右滑块下端沿X向布置的X向滑槽和调节螺杆，所述X 向滑槽内滑动配合连接有前后滑块，所述前后滑块与所述调节螺杆螺纹连接，所述前后滑块上固接有所述Z向调节机构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述Z向调节机构包括固接于所述前后滑块下端的Z向滑槽和Z向调节螺杆，所述Z向滑槽内滑动配合连接有上下滑块，所述上下滑块与所述Z向调节螺杆螺纹连接，所述上下滑块通过圆柱销与所述踏板臂机构铰接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述上下滑块包括带有基体部和盖板部，所述基体部和所述盖板部围成一带有敞口的盒体状结构，所述基体部上设置有用于连接圆柱销的铰接孔。
在本发明的一种优选实施方案中，所述踏板臂机构的上踏板臂为 U型。
本发明还公开了一种汽车脚踏板人机验证方法，其特征在于：其至少包括一套如前述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其步骤包括：步骤1.将可调的汽车脚踏板人机验证装置安装于车身或台架上；步骤2.根据目标车型的汽车脚踏板理论空间位置，通过可调的汽车脚踏板人机验证装置实现汽车脚踏板位置的初调节；步骤 3.每个用户基于前述的理论空间位置进行踏板舒适性测试，在测试过程中用户根据需要通过踏板臂机构重新调节汽车脚踏板的空间位置从而获取目标车型的踏板臂机构实际空间位置和倾角，综合多个用户的汽车脚踏板实际空间位置和倾角，验证汽车脚踏板调节的范围并修正
本发明的有益效果是：本套装置具有轻便、易于安装、调整快速、验证准确等众多优点，其不仅可以评估任一踏板的布置(包括X\Y\Z 位置，初始角度、踩踏角度、踩踏行程)以及踩踏力，而且可以根据实际情况调节踏板臂机构的Z向位置和X向位置，将踏板臂设置成同时具备长度(Z向调节)和X向调节，即可实现脚踏板相对旋转轴的任一位置的调节，从而可以调节出适应腿脚踩踏舒适性方向的任一运动轨迹，从而真正满足不同车型的踏板舒适性验证和开发诉求。这对于车辆前期开发过程中及时评估踏板布置及踩踏力，以便完成最优设计，提高产品质量和竞争力等都具有重要意义。
附图说明
图1是本踏板可调装置一个实施例的整体结构示意图。
图2是图1所示实施例的上半部分(踏板臂调节机构)的结构示意图。
图3是图1所示实施例的踏板臂旋转中心(即圆柱销中心)处的结构示意图。
图4是图1所示实施例的下半部分(踏板调节机构)的结构示意图。
图5是图1所示实施例中，踏板分别处于初始状态和踩踏状态的侧视图。
图6是图1所示的实施例中，踏板处于初始状态的后视图。
图中，1-固定导轨，2-左右滑块，3-X向滑槽，4-前后滑块，5- 限位块，6-X向调节螺杆，7-Z向滑槽，8-上下滑块，9- 圆柱销，10-上踏板臂，11-扭簧，12-盖板部，13-中踏板臂，14-下踏板臂，15-踏板，16-圆柱销旋转中心，17-踏板表面几何中心，18-Z向调节螺杆，L1-为16(圆柱销旋转中心)至R点的X向距离，H1-为16(圆柱销旋转中心)至地板的Z向距离，L2-为15踏板面的几何中心相对 16(圆柱销旋转中心)的X向距离，H2-为15踏板面的几何中心相对16(圆柱销旋转中心)的Z向距离，α1-为15踏板面的旋转角度，α2-为踏板臂的旋转角度，L3-为脚踏板的踩踏行程，W1-为踏板的Y向位置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由本发明的说明书图1和图2所示，本发明公开了一种用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构，包括上踏板臂10、中踏板臂13和踏板15，中踏板臂13与上踏板臂10可锁止的滑动配合连接，其特征在于：中踏板臂13上可锁止的滑动配合连接有下踏板臂14，踏板15与下踏板臂14铰接，下踏板臂14的移动方向与中踏板臂13 的移动方向垂直。上踏板臂10上连接有同轴布置的圆柱销9和扭簧 11，圆柱销9的中轴线与下踏板臂14的移动方向出垂直且圆柱销9 的中轴线与中踏板臂13的移动方向垂直。上踏板臂10上设置有用于滑动配合连接中踏板臂13的导向槽10.1和连接孔10.2。中踏板臂13的一端设置有用于与上踏板臂10配合的第一锁止螺栓13.1，中踏板臂13的另一端设置有用于与下踏板臂14配合的第二锁止螺栓13.2。下踏板臂14上设置有用于与中踏板臂13配合的滑动调节孔14.1。
本发明还公开了了一种可调的汽车脚踏板人机验证装置，包括能够沿X向、Y向Z向自由移动的空间位置调节机构，空间位置调节机构的活动端连接有用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构。其中空间位置调节机构可以采用如CN109799094A、CN101716964A、CN206710075U所示结构，也可以采用如下结构：
空间位置调节机构包括X向调节机构、Y向调节机构和Z向调节机构，X向调节机构的固定端与Y向调节机构的活动端固接，Z 向调节机构的固定端与X向调节机构的活动端固接，Z向调节机构的活动端连接有踏板臂机构。Y向调节机构包括沿Y向布置的固定导轨1，固定导轨1上滑动配合连接有左右滑块2，左右滑块2上连接有X向调节机构。X向调节机构包括固接于左右滑块2下端沿X 向布置的X向滑槽3和调节螺杆6，X向滑槽3内滑动配合连接有前后滑块4，前后滑块4与调节螺杆6螺纹连接，前后滑块4上固接有Z向调节机构。Z向调节机构包括固接于前后滑块4下端的Z 向滑槽7和Z向调节螺杆18，Z向滑槽7内滑动配合连接有上下滑块8，上下滑块8与Z向调节螺杆18螺纹连接，上下滑块8通过圆柱销9与踏板臂机构铰接。上下滑块8包括带有基体部8.1和盖板部12，基体部8.1和盖板部12围成一带有敞口的盒体状结构，基体部上设置有用于连接圆柱销9的铰接孔。踏板臂机构的上踏板臂10 为U型。
本发明还公开了一种汽车脚踏板人机验证方法，其至少包括一套可调的汽车脚踏板人机验证装置，其步骤包括：
步骤1.将可调的汽车脚踏板人机验证装置安装于车身或台架上；
步骤2.根据目标车型的汽车脚踏板理论空间位置，通过可调的汽车脚踏板人机验证装置实现汽车脚踏板位置的初调节；
步骤3.每个用户基于前述的理论空间位置进行踏板舒适性测试，在测试过程中用户根据需要通过踏板臂机构重新调节汽车脚踏板的空间位置从而获取目标车型的踏板臂机构实际空间位置和倾角，综合多个用户的汽车脚踏板实际空间位置和倾角，验证汽车脚踏板调节的范围并修正。
进一步的，结合附图对本发明的一种具体实施例进行进一步解释：请参阅图1，在该图中以示意方式显示了本脚踏板调节装置一个实施例的基本构造，分为上半部分和下半部分。其上半部分主要由固定导轨1，左右滑块2，X向滑槽3，前后滑块4，限位块5，X向调节螺杆6，U形滑槽(带L支架)7，上下滑块8构成，主要实踏板臂旋转中心(即圆柱销中心16)的XYZ的调节；其下半部分主要由圆柱销9，上踏板臂10，扭簧11，盖板部12，中踏板臂13，下踏板臂14，踏板15，可进一步实现踏板的XZ调节、踩踏角度调节、踩踏行程调节以及踩踏力的调节，以下将对它们进行详细说明。
请参阅图1和图2，可调脚踏板装置的上半部分：固定导轨1和左右滑块2在结构上设置凹凸槽(槽内填充小钢珠)，相互嵌入，保证滑块能在悬吊状态下实现左右滑移。类似地，前后滑块4能在X 向滑槽3中能在悬吊状态下实现前后滑移；上下滑块8能在U形滑槽(带L支架)7中能实现上下滑移。此外，X向调节螺杆6由圆盘和螺杆穿过限位块5的通孔连接在一起，其中限位块5的通孔直径相对较小，所以X向调节螺杆6只能相对限位块产生转动而不能相对位移；而前后滑块4(或上下滑块8)的通孔设计成螺杆相匹配的螺纹孔。所以，当拧动X向调节螺杆6的圆盘时，便可驱动前后滑块4(或上下滑块8)产生直线位移。以上，即可实现踏板臂旋转中心(即圆柱销中心16)的XYZ的调节
请参阅图3，踏板臂旋转中心(即圆柱销中心16)处：圆柱销9 依次穿过上踏板臂10、上下滑块8以及扭簧11，其中，扭簧11为左右一体双簧结构，分别卡在上踏板臂10均匀分布的小圆孔上，当踏板踩踏时，受到扭簧的反力，产生相应的踩踏力。需要特别说明的是，除了调整扭簧11与上踏板臂10上多个圆孔配合(即改变扭簧的预压缩量)之外，还可改变扭簧的材料、弹簧圈数、弹簧直径等来适应范围更广的踩踏力要求。以上，可实现踩踏行程、踩踏角度以及踩踏力的调节。
请参阅图1和图4，可调脚踏板装置的下半部分：上踏板臂10 上设置竖直滑槽与中踏板臂13相匹配，实现中踏板臂13的上下滑移，并通过紧固件锁止；类似地，下踏板臂14可实现相对中踏板臂的前后滑移。踏板15和下踏板臂14通过螺栓实现转动连接，并能紧固。以上，可进一步实现踏板的XZ调节以及踏板初始角度的调节。
结合图5和图6，来说明本发明装置进行踏板布置及踩踏力调节的方法。
首先，以脚地板平面作为Z向基准，以R点的X坐标作为X向基准，以R点的Y坐标作为Y向基准，并将整套可调的脚踏板装置安装于相应的车身或者台架上。调整左右滑槽2，并通过固定导轨1 上的长度刻度确定相应的目标行程W1。拧动X向调节螺杆6，驱动前后滑块4，并通过X向滑槽3上的长度刻度确定相应的目标行程L1。拧动X向调节螺杆6，驱动上下滑块8，并通过U形滑槽(带 L形支架)7上的长度刻度确定相应的目标行程H1。
其次，转动踏板15，通过下踏板臂14的角度刻度调整至目标角度α1，并将锁止螺栓紧固。调整下踏板臂14的前后位置，并通过下踏板臂上的长度刻度确定相应的目标行程L2，然后将锁止螺栓紧固；调整中踏板臂13的上下位置，并通过下踏板臂14上的长度刻度确定相应的目标行程H2，然后将锁止螺栓紧固。转动上踏板臂 10，通过其角度刻度调整至目标踩踏角度α2，并调整U型滑槽(带 L形支架)7侧面滑槽中的螺栓高度进行上踏板臂10的限位。
然后，调整扭簧11两端与上踏板臂10上小圆孔的卡接位置(改变扭簧的预压缩量)，直至达到最合适的踩踏力。如踏板需进一步优化调整，根据布置参数W1、H1、L1、H2、L2，α1、α2以及踩踏力的变化情况，重复以上步骤即可。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种可调的汽车脚踏板人机验证装置，包括能够沿X向、Y向、Z向自由移动的空间位置调节机构，其特征在于：所述空间位置调节机构的活动端连接有踏板臂机构，所述踏板臂机构包括上踏板臂（10）、中踏板臂（13）和踏板（15），所述中踏板臂（13）与所述上踏板臂（10）连接，所述中踏板臂（13）上可锁止的滑动配合连接有下踏板臂（14），所述踏板（15）与所述下踏板臂（14）铰接，所述下踏板臂（14）的移动方向与所述中踏板臂（13）的移动方向垂直；所述上踏板臂（10）上连接有同轴布置的圆柱销（9）和扭簧（11），所述圆柱销（9）的中轴线与所述下踏板臂（14）的移动方向垂直且所述圆柱销（9）的中轴线与所述中踏板臂（13）的移动方向垂直；所述空间位置调节机构包括X向调节机构、Y向调节机构和Z向调节机构，所述X向调节机构的固定端与所述Y向调节机构的活动端固接，所述Z向调节机构的固定端与所述X向调节机构的活动端固接，所述Z向调节机构的活动端连接有所述踏板臂机构；所述Y向调节机构包括沿Y向布置的固定导轨（1），所述固定导轨（1）上滑动配合连接有左右滑块（2），所述左右滑块（2）上连接有所述X向调节机构；所述X向调节机构包括固接于所述左右滑块（2）下端沿X向布置的X向滑槽（3）和调节螺杆（6），所述X向滑槽（3）内滑动配合连接有前后滑块（4），所述前后滑块（4）与所述调节螺杆（6）螺纹连接，所述前后滑块（4）上固接有所述Z向调节机构；所述Z向调节机构包括固接于所述前后滑块（4）下端的Z向滑槽（7）和Z向调节螺杆（18），所述Z向滑槽（7）内滑动配合连接有上下滑块（8），所述上下滑块（8）与所述Z向调节螺杆（18）螺纹连接，所述上下滑块（8）通过圆柱销（9）与所述踏板臂机构铰接。
2.根据权利要求1所述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其特征在于：所述上踏板臂（10）上设置有用于滑动配合连接所述中踏板臂（13）的导向槽（10.1）和连接孔（10.2）。
3.根据权利要求1所述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其特征在于：所述中踏板臂（13）的一端设置有用于与所述上踏板臂（10）配合的第一锁止螺栓（13.1），所述中踏板臂（13）的另一端设置有用于与所述下踏板臂（14）配合的第二锁止螺栓（13.2）。
4.根据权利要求1所述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其特征在于：所述下踏板臂（14）上设置有用于与所述中踏板臂（13）配合的滑动调节孔（14.1）。
5.根据权利要求1所述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其特征在于：所述上下滑块（8）包括带有基体部（8.1）和盖板部（12），所述基体部（8.1）和所述盖板部（12）围成一带有敞口的盒体状结构，所述基体部（8.1）上设置有用于连接圆柱销（9）的铰接孔。
6.根据权利要求1所述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其特征在于：所述上踏板臂（10）为U型。
7.根据权利要求6所述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其特征在于：所述上踏板臂（10）上设置有用于调节扭簧（11）扭力的调节孔（10.3），所述调节孔（10.3）沿圆柱销（9）的周向间隔布置。
8.一种汽车脚踏板人机验证方法，其特征在于：至少包括一套如权利要求1-7任意一项所述的可调的汽车脚踏板人机验证装置，其步骤包括：
步骤1．将可调的汽车脚踏板人机验证装置安装于车身或台架上；
步骤2．根据目标车型的汽车脚踏板理论空间位置，通过可调的汽车脚踏板人机验证装置实现汽车脚踏板位置的初调节；
步骤3．每个用户基于前述的理论空间位置进行踏板舒适性测试，在测试过程中用户根据需要通过踏板臂机构重新调节汽车脚踏板的空间位置从而获取目标车型的踏板臂机构实际空间位置和倾角，综合多个用户的汽车脚踏板实际空间位置和倾角，验证汽车脚踏板调节的范围并修正。
CN201910646942.XA 2019-07-17 2019-07-17 一种用于汽车脚踏板人机验证的踏板臂机构、可调的汽车脚踏板人机验证装置和方法 Active CN110370928B (zh)

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