一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车工装领域，特别涉及一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置。
【背景技术】
[0002]随着当代汽车技术的迅速发展，汽车已经成为我们生活中最重要的交通工具之一。汽车踏板在汽车加减速、换挡以及制动时的使用频次都非常高，因此驾驶员在驾驶过程中需要频繁踩踏踏板以及切换踏板。驾驶员在操纵汽车踏板的时候，长期保持驾驶姿势，腰腿部肌肉长时间处于紧张状态，再加上局部肌肉组织长时间持续受压，容易使肌肉疲劳，弓丨起疲劳感，使驾驶员感觉操纵不舒适。因此考虑驾驶员腿部肌肉的激活程度，在汽车踏板的操纵过程中，合理的操纵装置布局以及适当的操纵空间是消除人体疲劳、提高驾驶舒适性的重要因素，如操纵装置的布局要考虑到驾驶员的感受特性、人体测量学与生物力学特性。汽车踏板与人体的匹配关系决定了驾驶员的姿势舒适性，且由于不同驾驶员的驾驶习惯以及驾驶需求各不相同，因此踏板位置的合理性在很大程度上影响了驾驶员的个性化需求以及驾驶舒适性。在以往汽车踏板的设计中，存在以下三个问题:
[0003](I)设计者没有充分从人体生物力学特征的角度、人机工程学的角度以及结合肌肉激活程度的角度来分析汽车踏板装置的力学特征对汽车操纵过程中人体疲劳及人体舒适性的影响。
[0004](2)现有技术中的汽车踏板可以调整踏板的角度以及单一方向的踏板位置，但仅通过调整踏板的角度以及踏板的单相位置的方式不能从根本上解决驾驶员长时间驾驶踩踏踏板时腿部肌肉的不舒适性。
[0005](3)现有技术中可通过调整座椅位置来满足驾驶员对汽车踏板位置的需求，但该过程可能会影响驾驶员的驾驶视野，且无法满足不同驾驶员对不同汽车踏板位置的个性化需求。
[0006]因此，提出一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置，从人体生物力学特征角度考虑驾驶过程中驾驶员腿部关节角度、关节力矩及肌肉激活程度变化，实现油门踏板、制动踏板以及离合器踏板空间布局的合理性，使得汽车踏板空间位置布局以及操纵舒适性配置更具有理论依据。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是设计一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置，可根据驾驶员的个性化需求实时调整汽车踏板水平横向位置、水平纵向位置以及垂直方向位置的装置。驾驶员在踩踏踏板过程中，腿部相关部位受力，而人体某部位的受力是造成人体感觉不舒适的必要因素。因此，从运动生物力学和人体生物力学的角度出发，当人体处在最大活动范围以内活动时，即处在各种舒适姿势时，相应的关节也会处在舒适的范围之中，此时的活动时间较为持久，其操纵效率及质量相对较高，操作可靠性与安全性也随之提升。
[0008]本发明专利解决技术问题的技术方案如下，结合附图:
[0009]一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置，其特征在于，包括X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构、连接组件以及车载处理单元22，所述X向运动机构、Y向运动机构以及Z向运动机构在空间上两两垂直设置，所述X向运动机构水平设置，所述Z向运动机构垂直连接在X向运动机构上且可沿X向运动机构左右水平滑动，所述Y向运动机构水平连接在Z向运动机构上且可沿Z向运动机构上下竖直滑动，所述连接组件设置在Y向运动机构上且可沿Y向运动机构前后水平滑动，汽车踏板13转动连接在连接组件下方，从而实现同时调整汽车踏板的水平横向位置、水平纵向位置以及垂直方向位置；所述车载处理单元22设置在汽车踏板13内部，车载处理单元22可根据驾驶员腿部运动轨迹进行逆向动力学仿真分析，实现驾驶员腿部肌肉的舒适程度客观评价分析，获取驾驶员下肢操作最优舒适度的踏板位置配置方案。
[0010]所述的一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置，其中，X向运动机构包括X向步进电机l、x向直线导轨15、x向传动丝杆16、X向丝杆滑台17、X向基座19以及X向挡板18，所述X向直线导轨15固定于X向基座19上，X向步进电机I和X向挡板18分别固定在X向基座19两端，X向丝杆滑台17滑动连接在X向直线导轨15上，X向传动丝杆16穿过X向丝杆滑台17与X向直线导轨15平行设置，X向传动丝杆16两端分别连接X向步进电机I和X向挡板18 ;所述Z向传动机构垂直固定在X向丝杆滑台17上。
[0011]所述的一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置，其中，Z向运动机构包括Z向步进电机8、Z向直线导轨10、Z向传动丝杆11、Z向丝杆滑台7以及Z向基座9，所述Z向基座9垂直安装于所述X向传动机构上，所述Z向直线导轨10固定于Z向基座9上，Z向步进电机8固定在Z向基座9顶端，Z向丝杆滑台7滑动连接在Z向直线导轨10上，Z向传动丝杆11穿过Z向丝杆滑台7与Z向直线导轨10平行设置，Z向传动丝杆11与Z向步进电机8驱动连接；所述Y向传动机构垂直固定在Z向丝杆滑台7前端。
[0012]所述的一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置，其中，Y向运动机构包括Y向基座6、Y向步进电机2、Y向直线导轨3、Y向传动丝杆4以及Y向丝杆滑台5，所述Y向基座6安装于所述Z向传动机构前端，所述Y向直线导轨3安装于Y向基座6上，Y向步进电机2固定在Y向基座6前端，Y向丝杆滑台5滑动连接在Y向直线导轨3上，Y向传动丝杆4穿过Y向丝杆滑台5与Y向直线导轨3平行设置，且Y向传动丝杆4与Y向步进电机2传动连接'Y向丝杆滑台5上固定所述连接组件，汽车踏板13通过连接组件转动连接在Y向丝杆滑台5侧方。
[0013]与现有的汽车踏板设计相比，本发明描述的考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置具有以下优点:
[0014](I)本发明充分考虑到汽车踏板操纵过程中的驾驶员腿部肌肉舒适性对汽车踏板装置空间布局的影响，结合人机工程学及对驾驶员腿部肌肉的仿真结果自动调整汽车踏板的空间位置。消除由于人体生物力学特性引起的下肢肌肉疲劳的问题，并提高踩踏踏板时腰腿部的操纵舒适性。
[0015](2)本发明对驾驶员腿部操纵运动轨迹进行逆向动力学仿真分析，考虑关节角度、关节力矩及肌肉激活程度的变化，实现驾驶员腿部肌肉的舒适程度客观评价分析，获取驾驶员下肢操作最优舒适度的踏板位置配置方案，实现汽车踏板空间位置的自动调整。
[0016](3)本发明与通过改变座椅位置来满足驾驶员对踏板空间位置需求的方法不同，不会出现影响驾驶员的驾驶视野的可能性。并可根据不同驾驶员的主观需求对汽车踏板的水平横向位置、水平纵向位置和垂直方向位置进行微调，从根本上解决不同生理特征的驾驶员在踩踏踏板及切换踏板时的不舒适性。
【附图说明】
[0017]图1是本发明汽车踏板位置调节装置的侧视图。
[0018]图2是X向运动机构、Y向运动机构及Z向运动机构的结构示意图。
[0019]图3是汽车踏板与Y向运动机构的附加板的连接示意图。
[0020]图中，1-X向步进电机，2-Y向步进电机，3-Y向直线导轨，4-Y向传动丝杆，5_Y向丝杆滑台，6-Υ向基座，7-Ζ向丝杆滑台，8-Ζ向步进电机，9-Ζ向基座，1-Z向直线导轨，Il-Z向传动丝杆，12-螺母孔，13-汽车踏板，14-附加板，15-Χ向直线导轨，16-Χ向传动丝杆，17-Χ向丝杆滑台，18-Χ向挡板，19-Χ向基座，20-连接轴，21-连接螺母，22-车载处理单元
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图详细介绍本发明的技术方案。
[0022]附图1表示了本发明一种考虑驾驶员腿部肌肉舒适性的汽车踏板位置调节装置的侧视图，本踏板位置调节装置包括X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构、车载处理单元22以及连接汽车踏板与Y向运动机构之间的连接组件。X向运动机构、Y向运动机构以及Z向运动机构在空间上两两垂直设置，X向运动机构水平设置，Z向运动机构垂直连接在X向运动机构上且可沿X向运动机构左右水平滑动，Y向运动机构水平连接在Z向运动机构上且可沿Z向运动机构上下竖直滑动，车载处理单元22设置在汽车踏板13内部，车载处理单元22可根据驾驶员腿部运动轨迹进行逆向动力学仿真分析，实现驾驶员腿部肌肉的舒适程度客观评价分析，获取驾驶员下肢操作最优舒适度的踏板位置配置方案，连