CN113954630A - 一种穿戴式油门控制装置及其控制方法 - Google Patents

一种穿戴式油门控制装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种穿戴式油门控制装置及其控制方法，穿戴式油门控制装置包括脚部穿戴装置和控制器；脚部穿戴装置包括鞋底、鞋面和鞋筒，鞋底和鞋面之间通过下支座环形底板支撑，下支座环形底板位于靠近脚尖处，鞋面处设有旋转下支座，旋转下支座与下支座环形底板固定连接；鞋筒前侧设有上支座底板，与上支座底板固定连接设有旋转上支座，旋转上支座和旋转下支座之间通过伸缩机构连接；伸缩机构上还设有距离传感器，距离传感器指向旋转下支座；鞋底底部还设有压力传感器；控制器用于控制伸缩机构的伸缩。本发明装置结构简练，易操作，且控制精确；本发明兼顾使用电子油门及机械油门的油门开度控制器的车辆。

Description

一种穿戴式油门控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及在车辆开发过程中对车辆在不同油门开度下的各种工况进行试验测试技术领域，具体涉及一种穿戴式油门控制装置及其控制方法。
背景技术
在试验室内进行室内动态试验的过程中（如车辆在转毂试验台运行），需要对车辆在不同油门开度下的各种工况进行试验测试。现有技术的油门控制一般采用三种方案：使用人工控制，使用电子油门信号发生器进行控制，使用机械油门控制器控制。
一、使用人工控制：在试验过程中通过试验人员踩踏油门的不同力度感觉进行测试。
由人工踩踏油门踏板来控制油门开度很难满足对油门开度控制精度的要求，对于在试验中发现的问题，由于人工无法精确重复同一个工况，也会造成故障无法重现，给程序标定和问题解析工作带来一定困难。其控制精度无法保证，进而造成试验数据一致性差。
因此，在现有试验过程中一般采用电子油门信号发生器或机械油门控制器来代替电子油门踏板和机械油门踏板，以此控制节气门体开度，满足高精度油门控制的要求。
二、使用电子油门信号发生器进行控制：电子油门控制是通过信号输出据线束接入整车油门信号接口，通过在前端（电脑）编辑油门开度曲线，传送至电子油门信号发生器，油门信号发生器代替ECU油门信号，进而以此控制油门开度。
电子油门信号发生器只针对电子油门且需动力系统程序许可才能进行控制（需要提前获得控制权限），因此不适用于竞品车辆试验，且电子信号发生器仅适用于使用电子油门的车辆。
三、使用机械油门控制器进行控制：机械油门控制器是讲将油门拉线固定在带有电机的转盘或转杆上，通过控制电机的旋转来控制拉线的拉伸或放松，由于拉线与节气门相连，通过控制拉线拉伸或放松即可油门开度。
由于机械油门控制器是通过控制油门拉线来控制油门开度的，因此它在试验前需进行繁琐的改装且只能控制机械油门。
综上所述，本发明意在开发出一种兼顾电子油门及机械油门的油门开度控制器，且使用方便，控制精确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穿戴式油门控制装置及其控制方法，兼顾电子油门及机械油门，且使用方便，控制精确。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种穿戴式油门控制装置，包括脚部穿戴装置和控制器；
其中：
脚部穿戴装置包括鞋底、鞋面和鞋筒，鞋底和鞋面之间通过下支座环形底板支撑，下支座环形底板位于靠近脚尖处，鞋面处设有旋转下支座，旋转下支座与下支座环形底板固定连接；鞋筒前侧设有上支座底板， 与上支座底板固定连接设有旋转上支座，旋转上支座和旋转下支座之间通过伸缩机构连接；伸缩机构上还设有距离传感器，距离传感器指向旋转下支座；鞋底底部还设有压力传感器；
控制器用于控制伸缩机构的伸缩。
进一步的，所述鞋筒后侧设有开口，开口处配合设有卡扣及卡带。
进一步的，所述伸缩机构为液压伸缩缸，液压伸缩缸包括缸体和活塞杆，缸体一端与旋转上支座铰接连接，活塞杆一端与旋转下支座铰接连接；液压伸缩缸通过液压管连接有液压泵。
进一步的，所述距离传感器为红外线距离传感器，红外线距离传感器安装在缸体处。
进一步的，所述控制器上设有粗控旋钮和精控旋钮；粗控旋钮用来粗控液压泵对液压伸缩缸的液压液流通，精控旋钮用来精控液压泵对液压伸缩缸的液压液流通。
进一步的，所述控制器上设有显示器，显示器用于监控红外线距离传感器检测的伸缩距离变化值，以及由伸缩距离变化值计算得到的踩踏行程角度，以及压力传感器检测的压力值大小；
其中，踩踏行程角度的计算方法如下：旋转下支座到脚部穿戴装置的着地点的距离为a，旋转上支座到脚部穿戴装置的着地点的距离为b；通过距离传感器测得旋转下支座与旋转上支座之间的伸缩距离变化值，伸缩距离变化值加上初始距离可得到旋转下支座与旋转上支座之间的距离c，由a、b、c即可计算得到a与b之间夹角α的大小；α为踩踏行程角度。
本发明还公开一种穿戴式油门控制方法，使用所述的穿戴式油门控制装置，包括双机制油门开度控制工序，双机制油门开度控制工序包括踩踏行程角度控制程序和油门回弹力控制工序；
其中，踩踏行程角度控制程序包括以下步骤：
（1）将脚部穿戴装置穿戴至试验者的脚部；
（2）试验者坐在驾驶位，选定并在底板上标记穿戴装置的着地点，使压力传感器压在油门踏板上，并计算得到踩踏行程角度的初始值α0；
（3）保持腿部位置不变，通过控制器控制伸缩机构的伸缩距离，使油门踏板踩到底，得到油门到底时的踩踏行程角度α1，其中踩踏行程角度α1与踩踏行程角度的初始值α0行之间的差值即为油门最大行程角度；
（4）根据油门最大行程角度计算想要的油门开度所需踩踏行程角度，油门开度所需踩踏行程角度=所需油门开度的值*油门最大行程角度；
油门开度所需踩踏行程角度至少包括1/2、1/4油门开度时的踩踏行程角度，其中：1/2油门开度时的踩踏行程角度为油门最大行程角度乘以1/2，1/4油门开度时的踩踏行程角度为油门最大行程角度乘以1/4；
（5）根据计算得到想要的油门开度所需踩踏行程角度，通过控制器调整控制伸缩机构的伸缩量，当踩踏行程角度与油门开度所需踩踏行程角度对应，即可得到想要的油门开度；
其中，油门回弹力控制工序包括以下步骤：
（1）将脚部穿戴装置穿戴至试验者的脚部；
（2）试验者坐在驾驶位，选定并在底板上标记穿戴装置的着地点，使压力传感器压在油门踏板上；
（3）保持腿部位置不变，通过控制器控制伸缩机构的伸缩距离，使油门踏板踩到底，得到油门到底时的油门最大回弹力；
（4）根据油门最大回弹力计算想要的油门开度所需油门回弹力，油门开度所需油门回弹力=所需油门开度的值*油门最大回弹力；
油门开度所需油门回弹力至少包括1/2、1/4油门开度时的油门回弹力，其中：1/2油门开度时的油门回弹力为油门最大回弹力乘以1/2，1/4油门开度时的油门回弹力为油门最大回弹力乘以1/4；
（5）根据计算得到想要的油门开度所需油门回弹力，通过控制器调整控制伸缩机构的伸缩量，当油门回弹力与油门开度所需油门回弹力对应，即可得到想要的油门开度。
进一步的，在重复试验验中，通过着地点一致性监控工序判定着地点是否一致；
着地点一致性监控工序包括以下步骤：当前后两次试验在踩踏行程角度α相同的情况下压力传感器显示的油门开度所需油门回弹力数值有变化，说明两次试验的着地点不一致，通过调整脚部穿戴装置的着地点使油门开度所需油门回弹力的数值一致即可保证调整脚部穿戴装置的着地点的一致性。
本发明的有益效果：
本发明装置结构简练，易操作，且控制精确；本发明兼顾使用电子油门及机械油门的油门开度控制器的车辆。
附图说明
图1是本发明穿戴式油门控制装置的整体结构示意图；
图2是本发明的脚部穿戴装置的前视结构示意图；
图3是本发明的脚部穿戴装置的后视结构示意图；
图4是本发明的脚部穿戴装置的剖示图；
图5是本发明的控制器的结构示意图；
图6是本发明的原理示意图；
图7是本发明穿戴式油门控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
本实施例涉及的术语解释：红外线距离传感器：红外线距离传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，得到距离数值；
压力传感器：是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。
如图1至图6所示，本实施例的一种穿戴式油门控制装置，包括脚部穿戴装置1、液压管2、控制器3、液压管4和液压泵5。
其中：
脚部穿戴装置1包括鞋底、鞋面9和鞋筒，鞋筒后侧设有开口，开口处配合设有卡扣6及卡带7，通过卡带7的收缩实现用与试验测试人员的脚步进行固定的功能。
鞋底和鞋面之间通过下支座环形底板15支撑，下支座环形底板15位于靠近脚尖处，鞋面9处设有旋转下支座10，旋转下支座10与下支座环形底板15固定连接；鞋筒前侧设有上支座底板14，与上支座底板14固定连接设有旋转上支座8。本发明通过上支座底板14、下支座环形底板15实现了对旋转上支座8及旋转下支座10的支撑功能。
旋转上支座8和旋转下支座10之间通过伸缩机构连接。本发明通过伸缩机构的伸缩功能实现了模拟试验人员对油门踏板的踩踏及抬脚动作，进而实现了对车辆的油门开度进行控制的功能。
本实施例中，伸缩机构为液压伸缩缸，液压伸缩缸包括缸体11和活塞杆12，缸体11一端与旋转上支座8铰接连接，活塞杆12一端与旋转下支座10铰接连接；液压伸缩缸通过液压管2连接控制器3，控制器3通过液压管4连接液压泵5。
伸缩机构上还设有距离传感器，距离传感器指向旋转下支座10。本实施例中，距离传感器为红外线距离传感器13，红外线距离传感器13安装在缸体11处。红外线距离传感器13可通过测算缸体11和活塞杆12的伸缩距离，来计算获得旋转角度，进而获得油门的不同开度（例如：1/4油门开度、1/2油门开度等）。
鞋底底部还设有压力传感器16，压力传感器16可通过压力值得变化监控落脚点是否一致。
控制器3用于控制伸缩机构的伸缩。控制器3上设有粗控旋钮19和精控旋钮18；粗控旋钮19用来粗控液压泵对液压伸缩缸的液压液流通，精控旋钮18用来精控液压泵对液压伸缩缸的液压液流通，进而实现粗控和精控伸缩机构的伸缩。
控制器3上设有显示器17，显示器17用于监控红外线距离传感器13检测的伸缩距离变化值，以及由伸缩距离变化值计算得到的踩踏行程角度，以及压力传感器检测的压力值大小；
其中，踩踏行程角度的计算方法如下：旋转下支座到脚部穿戴装置的着地点的距离为a，旋转上支座到脚部穿戴装置的着地点的距离为b；通过距离传感器测得旋转下支座与旋转上支座之间的伸缩距离变化值，伸缩距离变化值加上初始距离可得到旋转下支座与旋转上支座之间的距离c，由a、b、c即可计算得到a与b之间夹角α的大小；α为踩踏行程角度。
如图7所示，本实施例还公开一种穿戴式油门控制方法，使用所述的穿戴式油门控制装置，包括双机制油门开度控制工序，双机制油门开度控制工序包括踩踏行程角度控制程序和油门回弹力控制工序。
其中，踩踏行程角度控制程序包括以下步骤：
（1）将脚部穿戴装置穿戴至试验者的脚部；
（2）试验者坐在驾驶位，选定并在底板上标记穿戴装置的着地点，使压力传感器压在油门踏板上，并计算得到踩踏行程角度的初始值α0；
（3）保持腿部位置不变，通过控制器的粗控旋钮19控制伸缩机构的伸缩距离，使油门踏板踩到底，得到油门到底时的踩踏行程角度α1，其中踩踏行程角度α1与踩踏行程角度的初始值α0行之间的差值即为油门最大行程角度；
（4）根据油门最大行程角度计算想要的油门开度所需踩踏行程角度，油门开度所需踩踏行程角度=所需油门开度的值*油门最大行程角度；
油门开度所需踩踏行程角度至少包括1/2、1/4油门开度时的踩踏行程角度，其中：1/2油门开度时的踩踏行程角度为油门最大行程角度乘以1/2，1/4油门开度时的踩踏行程角度为油门最大行程角度乘以1/4；
（5）根据计算得到想要的油门开度所需踩踏行程角度，通过控制器（粗控旋钮19与精控旋钮18配合使用）调整控制伸缩机构的伸缩量，当踩踏行程角度与油门开度所需踩踏行程角度对应，即可得到想要的油门开度。
其中，油门回弹力控制工序包括以下步骤：
（1）将脚部穿戴装置穿戴至试验者的脚部；
（2）试验者坐在驾驶位，选定并在底板上标记穿戴装置的着地点，使压力传感器压在油门踏板上；
（3）保持腿部位置不变，通过控制器的粗控旋钮19控制伸缩机构的伸缩距离，使油门踏板踩到底，得到油门到底时的油门最大回弹力；
（4）根据油门最大回弹力计算想要的油门开度所需油门回弹力，油门开度所需油门回弹力=所需油门开度的值*油门最大回弹力；
油门开度所需油门回弹力至少包括1/2、1/4油门开度时的油门回弹力，其中：1/2油门开度时的油门回弹力为油门最大回弹力乘以1/2，1/4油门开度时的油门回弹力为油门最大回弹力乘以1/4；
（5）根据计算得到想要的油门开度所需油门回弹力，然后通过控制器（粗控旋钮19与精控旋钮18配合使用）调整控制伸缩机构的伸缩量，当油门回弹力与油门开度所需油门回弹力对应，即可得到想要的油门开度。
本实施例的穿戴式油门控制方法的在重复试验验中，通过着地点一致性监控工序判定着地点是否一致；
着地点一致性监控工序包括以下步骤：当前后两次试验在踩踏行程角度α相同的情况下压力传感器显示的油门开度所需油门回弹力数值有变化，说明两次试验的着地点不一致，通过调整脚部穿戴装置的着地点使油门开度所需油门回弹力的数值一致即可保证调整脚部穿戴装置的着地点的一致性。
本发明装置结构简练，易操作，且控制精确；本发明兼顾使用电子油门及机械油门的油门开度控制器的车辆。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“X、Y、Z”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

Claims (8)

1.一种穿戴式油门控制装置，其特征在于：包括脚部穿戴装置和控制器；
其中：
脚部穿戴装置包括鞋底、鞋面和鞋筒，鞋底和鞋面之间通过下支座环形底板支撑，下支座环形底板位于靠近脚尖处，鞋面处设有旋转下支座，旋转下支座与下支座环形底板固定连接；鞋筒前侧设有上支座底板， 与上支座底板固定连接设有旋转上支座，旋转上支座和旋转下支座之间通过伸缩机构连接；伸缩机构上还设有距离传感器，距离传感器指向旋转下支座；鞋底底部还设有压力传感器；
控制器用于控制伸缩机构的伸缩。
2.根据权利要求1所述的穿戴式油门控制装置，其特征在于：所述鞋筒后侧设有开口，开口处配合设有卡扣及卡带。
3.根据权利要求1所述的穿戴式油门控制装置，其特征在于：所述伸缩机构为液压伸缩缸，液压伸缩缸包括缸体和活塞杆，缸体一端与旋转上支座铰接连接，活塞杆一端与旋转下支座铰接连接；液压伸缩缸通过液压管连接有液压泵。
4.根据权利要求3所述的穿戴式油门控制装置，其特征在于：所述距离传感器为红外线距离传感器，红外线距离传感器安装在缸体处。
5.根据权利要求3所述的穿戴式油门控制装置，其特征在于：所述控制器上设有粗控旋钮和精控旋钮；粗控旋钮用来粗控液压泵对液压伸缩缸的液压液流通，精控旋钮用来精控液压泵对液压伸缩缸的液压液流通。
6.根据权利要求1-5任一项所述的穿戴式油门控制装置，其特征在于：所述控制器上设有显示器，显示器用于监控红外线距离传感器检测的伸缩距离变化值，以及由伸缩距离变化值计算得到的踩踏行程角度，以及压力传感器检测的压力值大小；
其中，踩踏行程角度的计算方法如下：旋转下支座到脚部穿戴装置的着地点的距离为a，旋转上支座到脚部穿戴装置的着地点的距离为b；通过距离传感器测得旋转下支座与旋转上支座之间的伸缩距离变化值，伸缩距离变化值加上初始距离可得到旋转下支座与旋转上支座之间的距离c，由a、b、c即可计算得到a与b之间夹角α的大小；α为踩踏行程角度。
7.一种穿戴式油门控制方法，使用权利要求6所述的穿戴式油门控制装置，其特征在于：包括双机制油门开度控制工序，双机制油门开度控制工序包括踩踏行程角度控制程序和油门回弹力控制工序；
其中，踩踏行程角度控制程序包括以下步骤：
（1）将脚部穿戴装置穿戴至试验者的脚部；
（2）试验者坐在驾驶位，选定并在底板上标记穿戴装置的着地点，使压力传感器压在油门踏板上，并计算得到踩踏行程角度的初始值α0；
（3）保持腿部位置不变，通过控制器控制伸缩机构的伸缩距离，使油门踏板踩到底，得到油门到底时的踩踏行程角度α1，其中踩踏行程角度α1与踩踏行程角度的初始值α0行之间的差值即为油门最大行程角度；
（4）根据油门最大行程角度计算想要的油门开度所需踩踏行程角度，油门开度所需踩踏行程角度=所需油门开度的值*油门最大行程角度；
油门开度所需踩踏行程角度至少包括1/2、1/4油门开度时的踩踏行程角度，其中：1/2油门开度时的踩踏行程角度为油门最大行程角度乘以1/2，1/4油门开度时的踩踏行程角度为油门最大行程角度乘以1/4；
（5）根据计算得到想要的油门开度所需踩踏行程角度，通过控制器调整控制伸缩机构的伸缩量，当踩踏行程角度与油门开度所需踩踏行程角度对应，即可得到想要的油门开度；
其中，油门回弹力控制工序包括以下步骤：
（1）将脚部穿戴装置穿戴至试验者的脚部；
（2）试验者坐在驾驶位，选定并在底板上标记穿戴装置的着地点，使压力传感器压在油门踏板上；
（3）保持腿部位置不变，通过控制器控制伸缩机构的伸缩距离，使油门踏板踩到底，得到油门到底时的油门最大回弹力；
（4）根据油门最大回弹力计算想要的油门开度所需油门回弹力，油门开度所需油门回弹力=所需油门开度的值*油门最大回弹力；
油门开度所需油门回弹力至少包括1/2、1/4油门开度时的油门回弹力，其中：1/2油门开度时的油门回弹力为油门最大回弹力乘以1/2，1/4油门开度时的油门回弹力为油门最大回弹力乘以1/4；
（5）根据计算得到想要的油门开度所需油门回弹力，通过控制器调整控制伸缩机构的伸缩量，当油门回弹力与油门开度所需油门回弹力对应，即可得到想要的油门开度。
8.根据权利要求7所述的穿戴式油门控制方法，其特征在于：在重复试验验中，通过着地点一致性监控工序判定着地点是否一致；
着地点一致性监控工序包括以下步骤：当前后两次试验在踩踏行程角度α相同的情况下压力传感器显示的油门开度所需油门回弹力数值有变化，说明两次试验的着地点不一致，通过调整脚部穿戴装置的着地点使油门开度所需油门回弹力的数值一致即可保证调整脚部穿戴装置的着地点的一致性。
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