汽车驾驶台手刹系统工效学测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种工效学测试装置，尤其涉及一种汽车驾驶台手刹系统工效学测试装置。

背景技术：

汽车驾驶台手刹系统工效学测试装置是一种根据人体在汽车驾驶舱中的行为习惯、人体尺寸来测试驾驶室内手刹部件位置合理布局的工效学测试装置。在现有的汽车驾驶室人机工程学设计中，由于世界各国人们的人体尺寸及驾驶操作习惯具有一定的差异性，在驾驶行为中对汽车驾驶室内部各部件的布局、相互位置距离及各部件的结构等产生不同的使用需求，基于此种情况，亟待对现有的汽车驾驶台手刹系统进行改进，即从现有汽车驾驶台手刹系统的相对位置以及整体结构布局出发，经过一定样本的数据统计分析，最终获得人们在汽车驾驶室内进行舒适驾驶操作时手刹系统的相关位置及结构关键参数。

专利号为ZL201010140659.9的中国发明专利公开了一种汽车手刹车检测装置，包括：旋转轴；安装在旋转轴上的光电编码器和扭矩传感器；固定在旋转轴的一端并与旋转轴在水平面内垂直的摆杆，摆杆上安装有汽车手刹车手柄托架和推动按钮装置，推动按钮装置上设置有压力传感器；安装在汽车手刹车手柄托架下可使汽车手刹车手柄托架垂直于摆杆移动的第一加力气缸和第二加力气缸，第一加力气缸和第二加力气缸上设置有光栅尺；固定汽车手刹车并使汽车手刹车的旋转中心与旋转轴同心的汽车手刹车固定座；设置在汽车手刹车固定座上的电测量插座；固定在旋转轴上的皮带轮和通过皮带传动连接的步进电机；控制单元和数据采集单元。实现同一个装置对汽车手刹车各个参数的检测，提高了检测效率。但该发明并未在所述手刹杆固定座的下方设置三坐标测量系统，无法测量人们在汽车驾驶室内进行舒适驾驶操作时手刹系统的相关位置及结构关键参数，因此不能进行汽车驾驶台手刹系统工效学测试工作。

专利号为ZL201420297278.5的中国实用新型专利公开了一种汽车手刹总成检测装置，它包括底座，它包括底板，底板上固定第一垫块、第二垫块，第三垫块、第四垫块，上述各垫块上均设置定位柱，各定位柱的直径和定位柱间的相对位置与手刹总成底部四个安装孔的设计尺寸相匹配；底板上还设有用于检测手刹总成后护套外廓的后护套检测棒；底板上还设有拉杆支架销轴，拉杆支架销轴用于检测手刹总成的拉杆支架孔；底板后端设有用于检测手刹总成按钮位置的按钮检测轴。该实用新型由计量型测量改进为计数型测量，由于是按照实车装配状态进行检测，避免了检测数据的不真实不准确性，而且很大程度降低了质检人员的技能要求，检测效率大大提高，可在流水线上使用实现主机厂对手刹总成100%进行检测的要求。但该实用新型并未在所述底座的下方设置三坐标测量系统，无法测量人们在汽车驾驶室内进行舒适驾驶操作时手刹系统的相关位置及结构关键参数，因此不能进行汽车驾驶台手刹系统工效学测试工作。

技术实现要素：

为了解决上述现有汽车手刹车检测装置不能进行汽车驾驶台手刹系统工效学测试工作的技术缺陷，本实用新型提供一种结构简单，便于安装、调节、测量驾驶操作中手刹系统相对位置数据的工效学测试装置，所采用的技术方案具体如下：

汽车驾驶台手刹系统工效学测试装置，包括手刹杆、手刹杆基座、手刹支架和测试平台，所述手刹杆基座上装有手刹杆，所述手刹杆基座的底部装有手刹支架，所述手刹支架与所述测试平台之间装有三坐标测量系统。

优选的是，所述三坐标测量系统包括三轴导向机构和三轴位移测量系统。

在上述任一方案中优选的是，所述三轴导向机构包括三个相互垂直的X轴电动导轨总成、Y轴电动导轨总成和Z轴电动导轨总成，所述X轴电动导轨总成通过导轨支架固定安装在所述测试平台的工作平面下方，所述X轴电动导轨总成包括X轴导轨滑块，所述X轴导轨滑块上装有Y轴电动导轨总成，所述Y轴电动导轨总成包括Y轴导轨滑块，所述Y轴导轨滑块上装有Z轴电动导轨总成，所述Z轴电动导轨总成的顶部与手刹支架固定连接。

在上述任一方案中优选的是，所述Y轴电动导轨总成的底部由所述导轨支架进行支撑。

在上述任一方案中优选的是，所述X轴电动导轨总成的底部设置有X轴导向滑道。

在上述任一方案中优选的是，所述Y轴电动导轨总成的底部设置有Y轴导向滑道。

在上述任一方案中优选的是，所述三轴位移测量系统包括光栅尺和读数头，所述光栅尺和读数头分别包括设置在X轴电动导轨总成、Y轴电动导轨总成和Z轴电动导轨总成上的X轴光栅尺和X轴读数头、Y轴光栅尺和Y轴读数头、Z轴光栅尺和Z轴读数头。

在上述任一方案中优选的是，所述X轴电动导轨总成包括X轴电动导轨电机，用于控制所述X轴导轨滑块在X轴电动导轨上沿X轴方向的位置移动。

在上述任一方案中优选的是，所述Y轴电动导轨总成包括Y轴电动导轨电机，用于控制所述Y轴导轨滑块在Y轴电动导轨上沿Y轴方向的位置移动。

在上述任一方案中优选的是，所述Z轴电动导轨总成包括Z轴电动导轨电机，用于控制所述Z轴导轨滑块在Z轴电动导轨上沿Z轴方向的位置移动。

在上述任一方案中优选的是，所述X轴电动导轨总成、Y轴电动导轨总成和Z轴电动导轨总成采用直线导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述直线导轨采用滚动式导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述滚动式导轨采用滚珠导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述滚动式导轨采用滚柱导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述滚动式导轨采用滚针导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述直线导轨采用滑动摩擦导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述滑动摩擦导轨采用棱柱面导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述滑动摩擦导轨采用圆柱面导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述棱柱面导轨采用三角形导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述棱柱面导轨采用矩形导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述棱柱面导轨采用燕尾形导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述棱柱面导轨采用组合式导轨，所述组合式导轨包括三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨各自以及两两之间的组合式导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述直线导轨采用弹性摩擦导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述直线导轨采用流体摩擦导轨。

在上述任一方案中优选的是，所述光栅尺采用透射光栅。

在上述任一方案中优选的是，所述光栅尺采用反射光栅。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型用于汽车驾驶室结构与布局的人机工程学设计及改善，结构简单、安装方便、测量精确，便于在工作过程中合理、准确地测试出符合操作者驾驶舒适的手刹杆相关位置数据。本实用新型根据测试需求通过所述三轴导向机构分别控制三个相互垂直的X轴、Y轴、Z轴电动导轨总成，实现三个坐标方向的导轨滑块在三维空间的自由位移，同时通过所述手刹支架与手刹杆之间的联动，以及所述三轴位移测量系统进行精确测量并读取X轴、Y轴、Z轴电动导轨总成上光栅尺显示的空间三坐标位移数据，最终获得人们在汽车驾驶室内进行舒适驾驶操作时手刹系统的相关位置及结构关键参数。

附图说明

图1为本实用新型的汽车驾驶台手刹系统工效学测试装置的优选实施例的主视图；

图2为本实用新型的汽车驾驶台手刹系统工效学测试装置的图1所示实施例的俯视图。

附图标记说明：

1手刹杆；2手刹支架；3X轴电动导轨总成；4X轴光栅尺；5导轨支架；6Y轴导向滑道；7 Z轴电动导轨总成；8手刹杆基座；9Y轴电动导轨总成；10Y轴光栅尺。

具体实施方式

本实施例仅为一优选技术方案，其中所涉及的各个零部件组成以及连接关系并不限于该实施例所描述的以下这一种实施方案，该优选方案中的各个零部件的设置以及连接关系可以进行任意的排列组合形成完整的技术方案。

如图1-2所示，汽车驾驶台手刹系统工效学测试装置，包括手刹杆1、手刹杆基座8、手刹支架2和测试平台，手刹杆基座8上装有手刹杆1，手刹杆基座8的底部装有手刹支架2，手刹支架2与所述测试平台之间装有三坐标测量系统。所述三坐标测量系统包括三轴导向机构和三轴位移测量系统。所述三轴导向机构包括三个相互垂直的X轴电动导轨总成3、Y轴电动导轨总成9和Z轴电动导轨总成7，X轴电动导轨总成3通过导轨支架5固定安装在所述测试平台的工作平面下方，X轴电动导轨总成3包括X轴导轨滑块，所述X轴导轨滑块上装有Y轴电动导轨总成9，Y轴电动导轨总成9包括Y轴导轨滑块，所述Y轴导轨滑块上装有Z轴电动导轨总成7，Z轴电动导轨总成7的顶部与手刹支架2固定连接。Y轴电动导轨总成9的底部由导轨支架5进行支撑。X轴电动导轨总成3的底部设置有X轴导向滑道。Y轴电动导轨总成9的底部设置有Y轴导向滑道6。所述三轴位移测量系统包括光栅尺和读数头，所述光栅尺和读数头分别包括设置在X轴电动导轨总成3、Y轴电动导轨总成9和Z轴电动导轨总成7上的X轴光栅尺4和X轴读数头、Y轴光栅尺10和Y轴读数头、Z轴光栅尺和Z轴读数头。X轴电动导轨总成3包括X轴电动导轨电机，用于控制X轴导轨滑块在X轴电动导轨上沿X轴方向的位置移动。Y轴电动导轨总成9包括Y轴电动导轨电机，用于控制Y轴导轨滑块在Y轴电动导轨上沿Y轴方向的位置移动。Z轴电动导轨总成7包括Z轴电动导轨电机，用于控制Z轴导轨滑块在Z轴电动导轨上沿Z轴方向的位置移动。X轴电动导轨总成3、Y轴电动导轨总成9和Z轴电动导轨总成7采用直线导轨，所述直线导轨采用滚动式导轨，所述滚动式导轨采用滚珠导轨。所述光栅尺可以采用透射光栅或者反射光栅，用于显示位移数据。

本实用新型的工作原理是：首先，通过控制所述X轴电动导轨电机，实现所述X轴导轨滑块在X轴电动导轨上沿X轴方向的位置移动，同时与安装在所述X轴导轨滑块上的Y轴电动导轨总成、安装在所述Y轴导轨滑块上的Z轴电动导轨总成以及安装在所述Z轴电动导轨总成顶部的手刹测试部件形成整体沿X轴方向进行位移的联动状态，通过所述X轴光栅尺和X轴读数头测量、读取所述X轴导轨滑块的位移数据来以获取X轴方向上的手刹最佳位置数据。其次，通过控制所述Y轴电动导轨电机，实现所述Y轴导轨滑块在Y轴电动导轨上沿Y轴方向的位置移动，同时与安装在所述Y轴导轨滑块上的Z轴电动导轨总成以及安装在所述Z轴电动导轨总成顶部的手刹测试部件形成整体沿Y轴方向进行位移的联动状态，通过所述Y轴光栅尺和Y轴读数头测量、读取所述Y轴导轨滑块的位移数据以获取Y轴方向上的手刹最佳位置数据。最后，通过控制所述Z轴电动导轨电机，实现所述Z轴导轨滑块在Z轴电动导轨上沿Z轴方向的位置移动，同时与安装在所述Z轴电动导轨总成顶部的手刹测试部件形成整体沿Z轴方向进行位移的联动状态，通过所述Z轴光栅尺和Z轴读数头测量、读取所述Z轴导轨滑块的位移数据以获取Z轴方向上的手刹最佳位置数据。至此便完成了手刹测试部件在空间三坐标最佳位置的数据采集工作。

本实用新型用于测试手刹系统中手刹杆的位置和尺寸，通过所述三坐标测量系统实现被测试者使用手刹杆的相对位置测量和调整，精确记录被试者在驾驶姿态下达到自身最佳感觉的手刹位置数据，经一定样本的统计分析，以便获得适合各国人们舒适操作手刹杆的空间相对位置参数，最终用于指导手刹杆在驾驶室内的优化布局设计工作；同时，本实用新型还可通过手刹支架2上的手刹杆基座8的安装接口，方便更换不同型号、尺寸的手刹杆部件进行三维空间位置的测量工作，经过对一定样本测试数据的结果分析，精准获取适合舒适驾驶的手刹杆部件结构设计的最佳推荐数据范围，指导手刹杆设计达到最优化。

所述滚动式导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体，使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。其优点包括：1）灵敏度高，且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微，因而运动平稳，低速移动时不易出现爬行现象；2）定位精度高，重复定位精度可达0.2μm；3）摩擦阻力小，移动轻便，磨损小、精度保持性好。其缺点是：滚动导轨的抗震性较差，对防护要求较高。

所述滚珠导轨是以滚珠作为滚动体，运动灵敏度好，定位度高；但其承载能力和刚度较小，一般都需要通过预紧提高承载能力和刚度。为了避免在导轨上压出凹坑而丧失精度，一般采用淬火钢制造导轨面。滚珠导轨适用于运动部件质量不大，切削力较小的数控机床。

所述滚动式导轨也可采用滚柱导轨或者滚针导轨。

所述滚柱导轨的承载力及刚度都比滚珠导轨要大，但对于安装的要求也高。如安装不良会引起偏移和侧向滑动，使导轨磨损加快、降低精度。目前数控机床、特别是载荷较大的机床，通常都采用滚柱导轨。

所述滚针导轨的滚针比同直径的滚柱长度更长。滚针导轨的特点是尺寸小，结构紧凑。为了提高工作台的移动精度，滚针的尺寸应按直径分组。滚针导轨适用于导轨尺寸受限制的机床上。

所述直线导轨也可以采用滑动摩擦导轨，所述滑动摩擦导轨可以采用棱柱面导轨或者圆柱面导轨，所述棱柱面导轨可以采用三角形导轨或者矩形导轨或者燕尾形导轨或者组合式导轨，所述组合式导轨包括三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨各自以及两两之间的组合式导轨。所述直线导轨也可以采用弹性摩擦导轨或者流体摩擦导轨。

所述圆柱面导轨的优点是导轨面的加工和检验比较简单，易于达到较高的精度；缺点是对温度变化比较敏感，间隙不能调整。在多数情况下，圆柱面导轨的运动件不允许转动，为此，可采用各种防转结构。最简单的防转结构是在运动件和承导件的接触表面上作出平面、凸起或凹槽。利用辅助导向面可以更好地限制运动件的转动，适当增大辅助导向面与基本导向面之间的距离，可减小由导轨间的间隙所引起的转角误差。当辅助导向面也为圆柱面时，即构成双圆柱面导轨，它既能保证较高的导向精度,又能保证较大的承载能力。为了提高圆柱面导轨的精度，必须正确选择圆柱面导轨的配合。当导向精度要求较高时，常选用H7／f7或H7／S6配合。当导向精度要求不高时，可选用H8／f7或H8／s7配合。若仪器在温度变化不大的环境下工作，可按H7／h6或H7巧s6配合加工，然后再进行研磨直到能够平滑移动时为止。导轨的表面粗糙度可根据相应的精度等级决定。通常，被包容零件外表面的粗糙度小于包容件的内表面的粗糙度。

所述组合式导轨可以采用双三角形导轨，包括两条导轨，所述两条导轨同时起着支承和导向作用，故导轨的导向精度高，承载能力大，两条导轨磨损均匀，磨损后能自动补偿间隙，精度保持性好。但这种导轨的制造、检验和维修都比较困难，因为它要求四个导轨面都均匀接触，刮研劳动量较大。此外，这种导轨对温度变化比较敏感。

所述组合式导轨可以采用三角形-平面导轨，这种导轨保持了双三角形导轨导向精度高、承载能力大的优点，避免了由于热变形所引起的配合状况的变化，且工艺性比双三角形导轨大为改善，因而应用很广。缺点是两条导轨磨损不均匀，磨损后不能自动调整间隙。

所述光栅尺，也称为光栅尺位移传感器（光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床固定部件上，光栅读数头装在机床活动部件上，指示光栅装在光栅读数头中。光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。

所述透射光栅属于衍射光栅的一种，是在透明玻璃上刻制很多条相互平行、等距、等宽的狭缝，利用多缝衍射原理，使复合光发生色散的光学元件。它可透过入射光，因而这种光栅的性能较差，所以光栅光谱仪均不采用它而采用反射光栅作为色散元件。透射式光栅是通过在一块很平的玻璃上刻出一系列等宽度等间距的刻痕做成的，刻痕处相当于毛玻璃，大部分光将不会透过，而两条刻痕之间则相当于一条狭缝，可以透光。

所述反射光栅是指在高反射率的金属上镀上一层金属膜，并在镜面金属膜上刻划一系列平行等宽、等距的刻线，简而言之，这种使白光反射，又能使光色散的光栅即为反射光栅。