CN207611510U - 一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置 - Google Patents

Abstract

一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，它涉及驾驶模拟器技术领域。本实用新型包含踏板杠杆、第一铆钉、第一连接片、第二连接片、第二铆钉、垫片、弹簧、导向管、条形磁铁、导向轴、线性霍尔传感器、踏板初位限制块、杠杆支撑轴、杠杆支撑轴套管、脚踏受力板等组成。弹簧给踏板杠杆提供弹力，实现脚踏板自动回位功能。弹簧压缩极限和踏板初位限制块实现脚踏板行程限位功能。线性霍尔传感器和条形磁铁实现非接触式的信号测量功能。该脚踏板装置脚感较好，结构简单，成本较低，信号精度高，使用寿命较长。

Description

一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置

技术领域：

本实用新型涉及驾驶模拟器技术领域，具体涉及驾驶模拟器脚踏板装置。

背景技术：

驾驶模拟器通常包括互动型和非互动型两种。非互动型驾驶模拟器一般只要求模拟器上安装有方向盘、离合器踏板、制动踏板、加速踏板、驻车制动器操纵杆、转向灯、雨刮、变速器操纵杆等操作部件；而互动型驾驶模拟器不但要求模拟器上安装有方向盘、离合器踏板、制动踏板、加速踏板、驻车制动器操纵杆、转向灯、雨刮、变速器操纵杆等操作部件，而且要求在这些操作部件安装传感器并进行信号检测。

这里将离合器踏板、制动踏板和加速踏板统称为脚踏板装置，互动型驾驶模拟器的脚踏板装置一般包括脚踏板的机械部分和传感器部分。通常来说，互动型驾驶模拟器的脚踏板装置需要的功能有：脚踏板自动回位、脚踏板行程限位和脚踏板信号测量。

脚踏板自动回位：驾驶员在用脚踩踏的离合器踏板后，离合器踏板随驾驶员踩踏而发生位移。如果驾驶员把脚松开，离合器踏板应能自动回到初始位置。同理，驾驶员在踩踏制动踏板或加速踏板后，制动踏板或加速踏板也应随驾驶员踩踏而发生位移，如果驾驶员把脚松开，制动踏板或加速踏板也应能自动回到初始位置。

脚踏板行程限位：从离合器踏板的初始位置到离合器踏板能够到达的最大位置之间的距离称为离合器踏板的行程，离合器踏板行程一般在50mm~120mm范围内。从制动踏板的初始位置到制动踏板能够到达的最大位置之间的距离称为制动踏板的行程，制动踏板行程一般在50mm~135mm。从加速踏板的初始位置到加速踏板能够到达的最大位置之间的距离称为加速踏板的行程，加速踏板行程一般在50mm~100mm范围内。

脚踏板信号测量：为了使得模拟驾驶程序与脚踏板状态联动，需要随时知道脚踏板的状态，因此就需要在脚踏板装置上安装传感器，用于对脚踏板状态进行实时检测。

以下描述现有常见的驾驶模拟器脚踏板装置：

在脚踏板自动回位功能方面，现有方案中，有的采用拉伸弹簧获得弹力来实现脚踏板自动回位，这种方案一般在踏板杠杆一端接有弹簧，操作者在用脚踩踏脚踏铁板时，脚踏铁板受力向下运动，弹簧被拉伸，根据杠杆原理，脚踏铁板受到反作用力，操作者抬起脚不再踩踏脚踏铁板时，脚踏板在弹力的作用下自动回到初始位置。这种方案的优点是弹簧结构较为简单，缺点弹簧受到较大的拉力，弹簧拉钩易变形而使弹簧滑脱，存在一定的安全隐患，并且该方案必须另外设计脚踏板信号测量结构，使结构变得复杂。

在脚踏板行程限位方面，现有方案中，一般是利用两根踏板初位限制块来实现，踏板杠杆只能绕旋转轴作定轴转动，在踏板杠杆上下各焊一根踏板初位限制块，用踏板初位限制块限制踏板杠杆的转动范围，从而实现脚踏板行程限位功能。这种方案的优点是结构较为简单，缺点是踏板初位限制块一般要先进行焊接，后安装踏板杠杆及转轴，空间狭小，不易安装和维护。

在脚踏板信号测量功能方面，一般是采用传感器进行脚踏板信号测量，现有方案中，有的采用高精度的拉杆式位移传感器，有的采用低精度的拉杆式位移传感器，还有的采用线性霍尔传感器。采用高精度的拉杆式位移传感器的方案，其优点是传感速度快、信号精度高，缺点是传感器的成本较高，传感器属于接触式传感器，使用的过程中存在机械磨损，传感器寿命相对较短；采用低精度的拉杆式位移传感器的方案，虽然成本大大降低，但信号精度也降低了，它也属于接触式传感器，使用的过程中存在机械磨损，传感器寿命相对较短；采用采用线性霍尔传感器的方案，其优点是传感速度快、信号精度高，传感器成本低，并且线性霍尔传感器属于非接触式传感器，使用的过程中不存在机械磨损，传感器寿命长。

比较现有方案可以发现，采用高精度拉杆式位移传感器的方案，成本较高，存在磨损，使用寿命降低。采用低精度拉杆式位移传感器的方案，成本较低，但信号精度也变低了，也存在机械磨损，采用线性霍尔传感器，传感速度快、信号精度高，传感器成本低，不存在磨损，寿命长。采用拉伸弹簧获得弹力的方案，弹簧拉钩易变形而使弹簧滑脱，存在一定的安全隐患，并且该方案必须另外设计脚踏板信号测量结构，使结构变得复杂。采用两根踏板初位限制块实现脚踏板行程限位，空间狭小，不易安装和维护。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种低成本、高精度、寿命长、安全性高、易安装、易维护的脚踏板装置，能够实现脚踏板自动回位、脚踏板行程限位和脚踏板信号测量的功能。通过压缩弹簧获得弹力实现脚踏板自动回位功能，同时兼顾信号测量结构。采用非接触式的条形磁铁和线性霍尔传感器进行信号测量，具有结构简单，加工成本低，信号精度高，传感器部分不存在机械磨损，使传感器寿命长的优点，采用单根踏板初位限制块限位，使安装维护方便。

为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，其特征在于它包含：踏板杠杆、第一铆钉、第一连接片、第二连接片、第二铆钉、垫片、弹簧、导向管、条形磁铁、导向轴、线性霍尔传感器、踏板初位限制块、杠杆支撑轴、杠杆支撑轴套管、脚踏受力板，踏板杠杆一端折弯，脚踏受力板焊接在踏板杠杆的折弯端上，踏板杠杆中部焊接杠杆支撑轴套管，杠杆支撑轴套管套在杠杆支撑轴上，踏板杠杆的未折弯端开一小孔，第一铆钉穿入该小孔并在踏板杠杆左右两侧铆接第一连接片和第二连接片，导向轴一端开小孔，第二铆钉穿入该小孔并在导向轴左右两侧铆接第一连接片和第二连接片，垫片、弹簧和导向管依次套接导向轴，导向管固定在驾驶模拟器框架上，导向轴另一端侧向磨平并粘有条形磁铁，并使条形磁铁处于线性霍尔传感器的侧面，条形磁铁和线性霍尔传感器不接触，踏板初位限制块处于踏板杠杆下侧并焊接在驾驶模拟器框架上。

本实用新型的原理为：脚踏受力板为驾驶员脚踏的受力点，在驾驶员用脚踩脚踏受力板时，踏板杠杆以杠杆支撑轴为支点进行旋转运动。此时产生了三个连带作用：（1）踏板杠杆通过第一铆钉将作用力传递给第一连接片和第二连接片，第一连接片和第二连接片通过第二铆钉将作用力传递给导向轴，导向轴推动垫片使弹簧压缩，弹簧给脚踏板提供反力使脚踏时有力感，驾驶员松开脚时弹簧能将踏板杠杆弹回初始位置，实现了脚踏板自动回位的功能；（2）导向管固定在驾驶模拟器框架上，使弹簧左端位置固定，弹簧从初始位置到压缩极限位置的范围即为踏板杠杆的旋转范围，实现了脚踏板行程限位的功能；（3）焊接在导向轴上的条形磁铁随导向轴做直线运动，使线性霍尔传感器处的磁场发生变化（线性霍尔传感器感应磁场的变化，其输出的电压伏值也发生变化，变化程度与脚踏板踩踏程度有关），通过检测线性霍尔传感器输出的电压信号，即可得到脚踏板踩踏的程度，实现了脚踏板信号测量的功能。

本实用新型具有以下有益效果：

1、它可以完全实现脚踏板自动回位、行程限位和信号测量功能。

2、弹簧穿在导向轴上，并且限制在垫片和导向管之间，踩踏时脚感好，弹簧不可能滑脱，安全性高。

3、第一连接片和第二连接片既作为踏板杠杆和导向轴的连接作用，又起到小万向节的作用，可以将踏板杠杆的旋转运动转换为导向轴的直线运动，使结构简单，加工成本降低；杠杆支撑轴既作为驾驶模拟器的铁架支撑部件，又作为踏板杠杆的旋转支点，使结构简单，加工成本降低；踏板初位限制块既作为踏板杠杆初始位置的限制，又作为驾驶模拟器的铁架支撑部件，使结构简单，加工成本降低。

4、它采用非接触式的线性霍尔传感器测量脚踏板信号，传感速度快、信号精度高，传感器与被测实体非硬连接，加工精度要求大大降低，加工成本较小，传感器与机械装置之间不存在机械磨损，传感器和机械装置寿命较长。

附图说明：

图1为本实用新型的侧视图，

图2为图1的传感器部分局部俯视图;

附图标记：1:踏板杠杆，2：第一铆钉，3：第一连接片，4：第二连接片，5：第二铆钉，6：垫片，7：弹簧，8：导向管，9：条形磁铁，10：导向轴，11：线性霍尔传感器，12：踏板初位限制块，13：杠杆支撑轴，14：杠杆支撑轴套管，15：脚踏受力板。

具体实施方式：

具体实施方式一：

参照图1-图2，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含踏板杠杆1、第一铆钉2、第一连接片3、第二连接片4、第二铆钉5、垫片6、弹簧7、导向管8、条形磁铁9、导向轴10、线性霍尔传感器11、踏板初位限制块12、杠杆支撑轴13、杠杆支撑轴套管14、脚踏受力板15，踏板杠杆1一端折弯，脚踏受力板15焊接在踏板杠杆1的折弯端上，踏板杠杆1中部焊接杠杆支撑轴套管14，杠杆支撑轴套管14套在杠杆支撑轴13上，踏板杠杆1的未折弯端开一小孔，第一铆钉2穿入该小孔并在踏板杠杆1左右两侧铆接第一连接片3和第二连接片4，导向轴10一端开小孔，第二铆钉5穿入该小孔并在导向轴10左右两侧铆接第一连接片3和第二连接片4，垫片6、弹簧7和导向管8依次套接导向轴10，导向管8固定在驾驶模拟器框架上，导向轴10另一端粘有条形磁铁9，并使条形磁铁9处于线性霍尔传感器11的侧面，条形磁铁9和线性霍尔传感器11不接触，踏板初位限制块12处于踏板杠杆1下侧并焊接在驾驶模拟器框架上。

优选的，所述踏板初位限制块12采用角铁。

优选的，所述导向轴10采用钢条。

优选的，所述导向管8采用钢管。

优选的，所述杠杆支撑轴13采用钢条。

本具体实施方式能够实现脚踏板自动回位、脚踏板行程限位和脚踏板信号测量功能。采用非接触式的线性霍尔传感器测量脚踏板信号，传感速度快、信号精度高，传感器与被测实体非硬连接，使加工精度要求大大降低，加工成本较小,不存在机械磨损，传感器和机械装置寿命较长。采用压缩弹簧提供弹力，脚踏板脚感较好，弹簧被限制在导向管和垫片之间，安全性高。

可以理解的，本实施例提供的基于一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，可以用于模拟传统的燃油车辆，也可以用于模拟混合动力车辆或者纯电动车辆，在此不做限定。

具体实施方式二：

本具体实施方式与具体实施方式一的区别在于：在所述踏板杠杆1与所述踏板初位限制块12接触位置处设置橡胶片，用于减小所述踏板杠杆1与所述踏板初位限制块12碰触的噪音。

可以理解的，本实施例提供的基于一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，可以用于模拟传统的燃油车辆，也可以用于模拟混合动力车辆或者纯电动车辆，在此不做限定。

具体实施方式三：

本具体实施方式与具体实施方式一的区别在于：在所述导向轴10粘所述条形磁铁9处进行侧向磨平后再粘连条形磁铁9。因为所述条形磁铁9为长方体状，相较于具体实施方式一，本具体实施方式可使所述条形磁铁9粘连更牢固。

可以理解的，本实施例提供的基于一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，可以用于模拟传统的燃油车辆，也可以用于模拟混合动力车辆或者纯电动车辆，在此不做限定。

具体实施方式四：

本具体实施方式与具体实施方式一的区别在于：在所述导向轴10粘所述条形磁铁9处焊接一小铁片，将条形磁铁9粘连在所述小铁片上。因为所述条形磁铁9为长方体状，相较于具体实施方式一，本具体实施方式可使所述条形磁铁9粘连更牢固。

可以理解的，本实施例提供的基于一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，可以用于模拟传统的燃油车辆，也可以用于模拟混合动力车辆或者纯电动车辆，在此不做限定。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的设计思想，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，其特征在于它包含踏板杠杆(1)、第一铆钉(2)、第一连接片(3)、第二连接片(4)、第二铆钉(5)、垫片(6)、弹簧(7)、导向管(8)、条形磁铁(9)、导向轴(10)、线性霍尔传感器(11)、踏板初位限制块(12)、杠杆支撑轴(13)、杠杆支撑轴套管(14)、脚踏受力板(15)，踏板杠杆(1)一端折弯，脚踏受力板(15)焊接在踏板杠杆(1)的折弯端上，踏板杠杆(1)中部焊接杠杆支撑轴套管(14)，杠杆支撑轴套管(14)套在杠杆支撑轴(13)上，踏板杠杆(1)的未折弯端开一小孔，第一铆钉(2)穿入该小孔并在踏板杠杆(1)左右两侧铆接第一连接片(3)和第二连接片(4)，导向轴(10)一端开小孔，第二铆钉(5)穿入该小孔并在导向轴(10)左右两侧铆接第一连接片(3)和第二连接片(4)，垫片(6)、弹簧(7)和导向管(8)依次套接导向轴(10)，导向管(8)固定在驾驶模拟器框架上，导向轴(10)另一端粘有条形磁铁(9)，并使条形磁铁(9)处于线性霍尔传感器(11)的侧面，条形磁铁(9)和线性霍尔传感器(11)不接触，踏板初位限制块(12)处于踏板杠杆(1)下侧并焊接在驾驶模拟器框架上。

2.根据权利要求1所述的一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，其特征在于，在所述踏板杠杆(1)与所述踏板初位限制块(12)接触位置处设置橡胶片，用于减小所述踏板杠杆(1)与所述踏板初位限制块(12)碰触的噪音。

3.根据权利要求1所述的一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，其特征在于，在所述导向轴(10)粘条形磁铁(9)处进行侧向磨平后再粘连条形磁铁(9)。

4.根据权利要求1所述的一种上压型非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，其特征在于，在所述导向轴(10)粘条形磁铁(9)处焊接一小铁片，将条形磁铁(9)粘连在所述小铁片上。