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：
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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：
在现有技术中，参考中国专利（专利号：201520460162.3）所描述的“一种非接触式汽车驾驶模拟器脚踏板装置”，该脚踏板装置以圆形钢条作为脚踏板的旋转轴，圆形钢条套接有圆形钢管，圆形钢管焊接在踏板杠杆中部，使踏板杠杆以圆形钢条为旋转轴实现踏板的转动，利用拉伸弹簧产生弹力实现脚踏板自动回位功能，利用角铁实现脚踏板行程限位功能，利用条形磁铁和线性霍尔传感器实现脚踏板信号测量功能。
在现有技术中，还有的以圆形钢条作为脚踏板的旋转轴，圆形钢条套接有圆形钢管，圆形钢管焊接在踏板杠杆中部，使踏板杠杆以圆形钢条为旋转轴实现踏板的转动，踏板杠杆通过连接片连接导向钢条，导向钢条上套接有弹簧，利用压缩弹簧产生弹力实现脚踏板自动回位功能，利用弹簧的压缩极限实现脚踏板行程限位功能，利用条形磁铁和线性霍尔传感器实现脚踏板信号测量功能。
上述现有技术虽然都能实现驾驶模拟器脚踏板装置的回正、限位以及信号测量等功能，但不可避免的缺点在于:（1）采用的踏板杠杆均较长，使脚踏板装置体积大，成本高；（2）三个脚踏板装置的圆形钢管共用，如果其中一个脚踏板出现故障，只能将三个脚踏板全部拆卸维修好后再安装，使安装维护困难；（3）用脚踩踏其中一个脚踏板时，圆形钢管在力的作用下发生一定的形变，由于三个脚踏板装置的圆形钢管共用，使其它两个脚踩踏受到影响。
综上，现有技术中提供的驾驶模拟器脚踏板装置虽然也能提供基本的如回正、限位、信号测量等功能，但体积大、成本高、安装维护困难。
技术实现要素：
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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。通过扭转弹簧获得弹力实现脚踏板自动回位功能；采用非接触式的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；采用旋转限制件实现脚踏板限位功能，使结构简单、成本低。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型采用以下技术方案：一种基于扭簧的非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，包括：脚踏受力板、踏板杠杆件、U型件、圆管件、转轴件、旋转限制件、扭簧、安装板、磁铁和线性霍尔传感器，所述踏板杠杆件制成“ㄣ”型，所述踏板杠杆件的一端固定连接所述脚踏受力板，所述踏板杠杆件的另一端粘有所述磁铁，所述踏板杠杆件的第二折弯处设有第一圆孔，所述圆管件穿入该所述第一圆孔且与所述踏板杠杆件固定连接，所述安装板上固定连接所述U型件，所述U型件的前侧面固定连接有所述旋转限制件，所述U型件的一个端部上设有第二圆孔，所述U型件的另一个端部上设有第三圆孔，所述转轴件穿入所述第二圆孔和第三圆孔并与U型件固定连接，所述转轴件上套接有所述圆管件，所述圆管件上套接有所述扭簧，所述扭簧的一个第一引出端制成钩状且搭扣在所述踏板杠杆件的中部，所述扭簧的另一个第二引出端搭扣在所述旋转限制件上，所述磁铁粘接在所述踏板杠杆件上，所述线性霍尔传感器设于所述磁铁旁。
可选的，所述线性霍尔传感器固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述脚踏板装置框架本体上。
可选的，所述线性霍尔传感器固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述驾驶模拟器框架本体上。
可选的，所述转轴件包括螺栓和螺帽。
可选的，所述转轴件为铆钉。
可选的，所述转轴件为钢条。
本实用新型的原理为：脚踏受力板为操作员脚踏的受力点，在操作员用脚踩脚踏受力板时，踏板杠杆件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）扭簧的两个引出端分别受到旋转限制件和踏板杠杆件的限制，踏板杠杆件的旋转运动使扭簧产生扭转，扭簧产生扭转力矩，所述扭转力矩反作用于踏板杠杆件上，一方面，使脚踏时有力感，脚感好，另一方面，操作员松开脚时扭簧能将踏板杠杆件弹回初始位置，实现了脚踏板自动回位的功能；（2）踏板杠杆件上设置有一月牙型缺口，旋转限制件设置于该月牙型缺口中，踏板杠杆件旋转时受到旋转限制件的阻挡，使踏板杠杆件旋转范围受限，实现了脚踏板行程限位的功能；（3）粘在踏板杠杆件上的磁铁随踏板杠杆件的旋转运动而作旋转运动，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）扭簧套接在圆管件上并且受到踏板杠杆件和旋转限制件的限制，踩踏时脚感好，扭簧不可能滑脱，安全性高。
（3）踏板杠杆件上设置的月牙型缺口与旋转限制件即可实现了脚踏板行程限位的功能，该结构简单、牢固。
（4）脚踏板装置整体结构简单、体积小、成本低，并且离合器脚踏板、制动脚踏板和加速脚踏板三者完全分离、互不影响，便于拆装和维护。
（5）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为本实用新型的立体结构示意图；
图2为图1的主要部件立件结构示意图；
图3为本实用新型的结构俯视示意图；
图4为本实用新型的第二实施例的立体结构示意图；
图5为本实用新型的第三实施例的立体结构示意图；
图6为本实用新型的第四实施例的立体结构示意图。
具体实施方式：
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。
具体实施方式一：
本实用新型提供了一种基于扭簧的非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，如图1及图2所示，其特征在于，包括：脚踏受力板1、踏板杠杆件2、U型件3、圆管件4、转轴件5、旋转限制件6、扭簧7、安装板8、磁铁9和线性霍尔传感器10，所述踏板杠杆件2制成“ㄣ”型，所述踏板杠杆件2的一端固定连接所述脚踏受力板1，所述踏板杠杆件2的另一端粘有所述磁铁9，所述踏板杠杆件2的第二折弯处设有第一圆孔，所述圆管件4穿入该所述第一圆孔且与所述踏板杠杆件2固定连接，所述安装板8上固定连接所述U型件3，所述U型件3的前侧面固定连接有所述旋转限制件6，所述U型件3的一个端部上设有第二圆孔，所述U型件3的另一个端部上设有第三圆孔，所述转轴件5穿入所述第二圆孔和第三圆孔并与U型件3固定连接，所述转轴件5上套接有所述圆管件4，所述圆管件4上套接有所述扭簧7，所述扭簧7的一个第一引出端制成钩状且搭扣在所述踏板杠杆件2的中部，所述扭簧7的另一个第二引出端搭扣在所述旋转限制件6上，所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2上，所述线性霍尔传感器10设于所述磁铁9旁。图3所示为本实用新型的结构俯视示意图。可选的，所述转轴件5包括螺栓和螺帽。所述螺栓和螺帽为标准件，易于购买，便于安装。
可选的，所述转轴件5为铆钉。
可选的，所述转轴件5为钢条。
进一步地，所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2的第二折弯处下端。
可以理解的，所述磁铁9可以采用条形磁铁，也可以采用圆柱形磁铁，可以采用永磁磁铁，也可以采用电磁磁铁，本申请不对磁铁的外形、材质和产生磁场的原理做具体限定，凡是与本方案具备相同或者相似的线性霍尔传感器和磁铁配合关系均落入本申请的保护范围。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板固定在所述脚踏板装置框架本体上。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板固定在所述驾驶模拟器框架本体上。
具体实施方式二：
本具体实施方式提供了一种基于扭簧的非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，与具体实施方式一相比，磁铁9和线性霍尔传感器10所处的位置不同，如图4所示，给出了所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2的第二折弯处前端的立体结构示意图。相比于具体实施方式一，其特征在于，所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2的第二折弯处的前端，在所述磁铁9旁设置有所述线性霍尔传感器10。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述脚踏板装置框架本体上。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述驾驶模拟器框架本体上。
具体实施方式三：
本具体实施方式提供了一种基于扭簧的非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，与具体实施方式一相比，磁铁9和线性霍尔传感器10所处的位置不同，如图5所示，给出了所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2的第二折弯处上端的立体结构示意图。相比于具体实施方式一，其特征在于，所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2的第二折弯处的上端，在所述磁铁9旁设置有所述线性霍尔传感器10。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述脚踏板装置框架本体上。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述驾驶模拟器框架本体上。
具体实施方式四：
本具体实施方式提供了一种基于扭簧的非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，与具体实施方式一相比，磁铁9和线性霍尔传感器10所处的位置不同，如图6所示，给出了所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2的第二折弯处后端的立体结构示意图。相比于具体实施方式一，其特征在于，所述磁铁9粘接在所述踏板杠杆件2的第二折弯处的后端，在所述磁铁9旁设置有所述线性霍尔传感器10。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述脚踏板装置框架本体上。
可选的，所述线性霍尔传感器10固定焊接在电路板上，所述电路板可方便地固定在所述驾驶模拟器框架本体上。
可以理解的，所述磁铁9可产生磁场，所述线性霍尔传感器10可以将所述磁场转换成电信号，检测所述电信号即可测得脚踏板踩踏的程度，实现脚踏板信号测量的功能，本申请不对磁铁9的粘接在所述踏板杠杆件2的位置做具体限定，凡是与本方案具备相同或者相似的线性霍尔传感器和磁铁配合关系均落入本申请的保护范围。
相比现有技术，本实施例提出的一种基于扭簧的非接触式驾驶模拟器脚踏板装置，采用了扭簧结构，使结构简单、体积小、成本低，脚感好，还具有以下优点：（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）扭簧套接在圆管件上并且受到踏板杠杆件和旋转限制件的限制，踩踏时脚感好，扭簧不可能滑脱，安全性高。（3）踏板杠杆件上设置的月牙型缺口与旋转限制件即可实现了脚踏板行程限位的功能，该结构简单、牢固。（4）脚踏板装置整体结构简单、体积小、成本低，并且离合器脚踏板、制动脚踏板和加速脚踏板三者完全分离、互不影响，便于拆装和维护。（5）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。
可以理解的，本实用新型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。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。