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技术领域

本发明属于汽车性能测试领域，特别是涉及一种汽车踏板力曲线测绘仪。

背景技术

汽车踏板力曲线，即汽车踏板行程和踏板力的对应关系，涉及到离合踏板、制动踏 板、油门踏板等等，是人与汽车交互的重要组成部分，其性能影响着整车的操控性、安 全性和舒适性。踏板踩到哪里满足要求，需要用多大力气，实际驾驶者的感受和测量的 数据是对车辆最权威的评价，踏板力曲线的测绘是汽车设计制造过程中不可或缺的过 程。

现有的踏板力曲线测绘方法，是利用压力传感器和位移传感器测量出力和位移数 据，输入数模转换器，再经计算机通过复杂的软件处理进行显示，输出图像，并进行打 印。其所使用的工具都是一些通用设备的组合，如：压力传感器、位移传感器、压力处 理模块、数模转换器、I/O接口、计算机及打印机，并非专属专用的仪器，虽然拥有极 高的灵敏度，但是成本高，体积大，接线繁琐，操作复杂。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种踏板力曲线测绘仪，使其 采用纯机械结构，通过金属丝将各部分集成在一起，直接出图，体积小巧，结构简单， 操作简单，不用电，成本低，集成度高，专属专用于踏板力曲线测绘，其测绘精度和灵 敏度可以满足使用要求。

为了实现上述目的，依据本发明提出的一种踏板力曲线测绘仪，包括主机、测力传 感器及位移传感器；所述主机包括主板、横向运动带轮机构、纵向运动带轮机构、滚轴 驱动机构、笔托及绘图笔；所述横向运动带轮机构、所述纵向运动带轮机构及所述滚轴 驱动机构安装于所述主板上；所述纵向运动带轮机构与所述横向运动带轮机构连接，所 述笔托设置于所述纵向运动带轮机构上，所述绘图笔安装于所述笔托上；所述滚轴驱动 机构与所述横向运动带轮机构连接，所述横向运动带轮机构带动所述滚轴驱动机构运 转，使绘图纸经所述主板的绘图区纵向运动，出图；所述位移传感器与所述横向运动带 轮机构连接，通过所述横向运动带轮机构带动所述绘图笔在所述主板的绘图区做横向移 动，绘制出位移的变化轨迹；所述测力传感器与所述纵向运动带轮机构连接，通过所述 纵向运动带轮机构带动所述绘图笔在所述主板的绘图区做纵向移动，绘制出力的变化轨 迹。

本发明还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述横向运动带轮机构包括第一带轮组、位移金属 丝、第一横向滑块、第一滑轨及回位弹簧；所述第一滑轨为二个，平行的水平设置于所 述主板背面的上部及下部，所述第一横向滑块设置于二个所述第一滑轨上，沿所述第一 滑轨横向滑动；所述回位弹簧套设于二个所述第一滑轨上，其一端固定，另一端紧抵所 述第一横向滑块；所述第一带轮组设置于所述主板的背面的一端及所述第一横向滑块 上，所述位移金属丝缠绕于所述第一带轮组上与所述第一横向滑块连接，其一端固定， 另一端与所述位移传感器连接。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述横向运动带轮机构还包括纵向滚轴、第一反转 轮组、翻转皮带、第二横向滑块及第二滑轨；所述第二滑轨水平设置于所述主板正面的 上部，所述第二横向滑块设置于所述第二滑轨上，沿所述第二滑轨横向滑动；所述纵向 滚轴为二个，平行的竖直设置于所述主板正面的左右二端，所述第一反转轮组穿过所述 主板设置于二个所述纵向滚轴上；所述翻转皮带缠绕于所述第一反转轮组上，所述第一 横向滑块与所述第二横向滑块通过所述翻转皮带连接；所述纵向运动带轮机构包括第二 带轮组、测力金属丝及纵向滑块；所述第二带轮组设置于所述第二横向滑块上；在所述 第二横向滑块上还设有竖直的滑槽，所述纵向滑块设置于所述滑槽内，沿所述滑槽纵向 滑动；所述笔托设置于所述纵向滑块上；所述测力金属丝缠绕于所述第二带轮组上与所 述纵向滑块连接，其一端固定，另一端与所述测力传感器连接。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述纵向运动带轮机构还包括第二反转轮组及带轮 增益轮组；所述第二反转轮组穿过所述主板设置于所述纵向滚轴上；所述带轮增益轮组 设置于所述主板正面的一端，所述测力传感器是通过所述带轮增益轮组放大力的行程后 与所述测力金属丝连接，所述测力金属丝还缠绕于所述第二反转轮组上。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述带轮增益轮组包括第一带轮及第二带轮，所述 第一带轮的直径大于所述第二带轮的直径，所述第一带轮与所述第二带轮通过皮带连 接，所述测力传感器与所述第一带轮连接，所述测力金属丝与所述第二带轮连接。

前述的踏板力曲线测绘仪，还包括力调零机构，所述力调零机构设置于所述主板正 面的一端，所述力调零机构包括发条轮及力调零螺母，所述发条轮是由发条缠绕于卷轴 上构成，所述力调零螺母设置于所述纵向滑块上，所述测力金属丝的一端是通过与所述 发条的一端连接固定，并通过所述力调零螺母压在所述测力金属丝上与所述纵向滑块连 接。

前述的踏板力曲线测绘仪，还包括位移调零机构，所述位移调零机构设置于所述主 板的背面，所述力调零机构包括发条轮及位移归零旋钮，所述发条轮是由发条缠绕于卷 轴上构成，设置于所述主板背面的一端，所述位移归零旋钮设置于所述第一横向滑块上， 所述主机的位移金属丝的一端是通过与所述发条的一端连接固定，并通过所述位移归零 旋钮压在所述主机的位移金属丝上与所述第一横向滑块连接。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述滚轴驱动机构包括横向滚轴、皮带夹片、滚轴 结合旋钮、第三带轮组、传动皮带、棘轮带轮组、棘轮驱动皮带、宽带轮及滚轴驱动皮 带；所述横向滚轴水平设置于所述主板正面的下部；所述第三带轮组设置于在所述主板 的背面的左右二端，所述传动皮带缠绕于所述第三带轮组上；所述皮带夹片通过所述滚 轴结合旋钮将所述传动皮带夹紧于所述第一横向滑块上；所述棘轮带轮组设置于所述主 板的背面的一端，且位于所述第三带轮组的下方，所述棘轮驱动皮带缠绕于所述第三带 轮组与所述棘轮带轮组上；所述宽带轮设置于所述主板的背面，且位于所述棘轮带轮组 的下方，所述滚轴驱动皮带缠绕于所述棘轮带轮组与所述宽带轮上；在所述横向滚轴的 一端设有带轮，所述宽带轮通过皮带与所述横向滚轴的一端的带轮连接。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述第三带轮组包括一个双槽带轮，所述棘轮带轮 组为双槽轮，所述宽带轮为双槽带轮，在所述横向滚轴上设有送纸摩擦轮。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中在所述主板上还设有纸槽及顶纸片；所述纸槽为二 个，平行的竖直设置于所述主板正面；所述顶纸片水平的设置于所述主板正面，所述横 向滚轴的下方。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述位移传感器包括固定夹子、管套、拉环及位移 金属丝；所述拉环设置于所述测力传感器上；所述管套设置于所述固定夹子上；所述位 移金属丝穿过所述管套，一端与所述拉环连接，另一端与所述横向运动带轮机构连接。

前述的踏板力曲线测绘仪，其中所述测力传感器包括力传感器顶盖、力传感器底座、 弹簧、核心机构帽、核心机构底座及测力金属丝；所述力传感器顶盖设置于所述力传感 器底座上，能够相对于所述力传感器底座上下滑动；所述核心机构帽及所述核心机构底 座设置于所述力传感器顶盖与所述力传感器底座之间，所述核心机构帽与所述力传感器 顶盖连接，所述核心机构底座与所述力传感器底座连接；所述弹簧套在所述核心机构帽 及所述核心机构底座外；所述测力金属丝的一端与所述核心机构帽固定，另一端与所述 纵向运动带轮机构连接。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明的 踏板力曲线测绘仪，至少具有下列优点：

本发明的踏板力曲线测绘仪采用纯机械结构，通过金属丝将各部分集成在一起，直 接出图，体积小巧，便于携带，结构简单，操作简单，不用电，节能环保，成本低，集 成度高，专属专用于踏板力曲线测绘，其测绘精度和灵敏度可以满足使用要求，可适用 于大量的测绘工作。

附图说明

图1是本发明踏板力曲线测绘仪的较佳实施例整体结构的正面示意图。

图2是本发明踏板力曲线测绘仪的较佳实施例整体结构的背面示意图。

图3是本发明踏板力曲线测绘仪的主机的内部结构的正面示意图。

图4是本发明踏板力曲线测绘仪的主机的内部结构的背面示意图。

图5是本发明踏板力曲线测绘仪的主机内力行程放大原理的示意图。

图6是本发明踏板力曲线测绘仪的主机内滚轴驱动原理的示意图。

图7是本发明踏板力曲线测绘仪的主机内位移调零原理的示意图。

图8是本发明踏板力曲线测绘仪的主机内力调零原理的示意图。

图9是本发明踏板力曲线测绘仪的位移传感器的示意图。

图10是本发明踏板力曲线测绘仪的测力传感器的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附 图及较佳实施例，对依据本发明提出的踏板力曲线测绘仪其具体实施方式、步骤、结构、 特征及其功效详细说明。

请参阅图1、图2、图3及图4所示，本发明的踏板力曲线测绘仪主要由主机100、 位移传感器200和测力传感器300组成。其中，主机100包括主板110、横向运动带轮 机构、纵向运动带轮机构、滚轴驱动机构、笔托140和绘图笔141,横向运动带轮机构、 纵向运动带轮机构和滚轴驱动机构安装于主板110上，纵向运动带轮机构与横向运动带 轮机构连接，笔托140设置于纵向运动带轮机构上，绘图笔141安装于笔托140上，滚 轴驱动机构与横向运动带轮机构连接，横向运动带轮机构带动滚轴驱动机构运转，使绘 图纸经主板110的绘图区纵向运动，出图。位移传感器200与横向运动带轮机构连接， 通过横向运动带轮机构带动绘图笔141在主板110的绘图区做横向移动，绘制出位移的 变化轨迹。测力传感器300与纵向运动带轮机构连接，通过纵向运动带轮机构带动绘图 笔141在主板110的绘图区做纵向移动，绘制出力的变化轨迹。

如图4所示，本发明的横向运动带轮机构包括第一带轮组120、位移金属丝121、 第一横向滑块122、第一滑轨123和回位弹簧124。其中，第一滑轨123为二个，平行 的水平设置于主板110背面的上部及下部，第一横向滑块122设置于二个第一滑轨123 上，沿第一滑轨123横向滑动。回位弹簧124套设于二个第一滑轨123上，一端固定， 另一端紧抵第一横向滑块122。第一带轮组120设置于主板110的背面的一端及第一横 向滑块122上，位移金属丝121缠绕于第一带轮组120上与第一横向滑块122连接，其 一端固定，另一端与位移传感器200连接。

如图3所示，本发明的横向运动带轮机构还包括纵向滚轴125、第一反转轮组126、 翻转皮带127、第二横向滑块128和第二滑轨129。其中，第二滑轨129水平设置于主 板110正面的上部，第二横向滑块128设置于第二滑轨129上，沿第二滑轨129横向滑 动。纵向滚轴125为二个，平行的竖直设置于主板110正面的左右二端，第一反转轮组 126穿过主板110设置于二个纵向滚轴125上。翻转皮带127缠绕于第一反转轮组126 上，第一横向滑块122与第二横向滑块128通过翻转皮带127连接。本发明的纵向运动 带轮机构包括第二带轮组130、测力金属丝131和纵向滑块132。其中，第二带轮组130 设置于第二横向滑块128上。在第二横向滑块128上设有竖直的滑槽133，纵向滑块132 设置于滑槽133内，沿滑槽133纵向滑动，笔托140设置于纵向滑块132上。测力金属 丝131缠绕于第二带轮组130上与纵向滑块132连接，其一端固定，另一端与测力传感 器300连接，在测力金属丝131外设有测力金属丝外管134。

请参阅图3及图5所示，本发明的纵向运动带轮机构还设有带轮增益轮组，带轮增 益轮组设置于主板110正面的一端，测力传感器300是通过带轮增益轮组放大力的行程 后与测力金属丝131连接，将放大后力的行程传递到绘图笔141。其中，带轮增益轮组 包括第一带轮136和第二带轮137，第一带轮136的直径大于第二带轮137的直径，第 一带轮136与第二带轮137通过皮带138连接，测力传感器300与第一带轮136连接， 测力金属丝131与第二带轮137连接。本发明的纵向运动带轮机构还设有第二反转轮组 135，第二反转轮组135穿过主板110设置于纵向滚轴125上，测力金属丝131从带轮 增益轮组是先缠绕于第二反转轮组135上后再缠绕于第二带轮组130上。

请参阅图4及图6所示，本发明的滚轴驱动机构包括横向滚轴150、皮带夹片151、 滚轴结合旋钮152、第三带轮组153、传动皮带154、棘轮带轮组155、棘轮驱动皮带156、 宽带轮157和滚轴驱动皮带158。其中，横向滚轴150水平设置于主板110正面的下部， 在横向滚轴150上设有送纸摩擦轮160。第三带轮组153设置于在主板110的背面的左 右二端，传动皮带154缠绕于第三带轮组153上。皮带夹片151通过滚轴结合旋钮152 将传动皮带154夹紧于第一横向滑块122上。棘轮带轮组155设置于主板110的背面的 一端，且位于第三带轮组153的下方，棘轮驱动皮带156缠绕于第三带轮组153与棘轮 带轮组155上。宽带轮157设置于主板110的背面，且位于棘轮带轮组155的下方，滚 轴驱动皮带158缠绕于棘轮带轮组155与宽带轮157上。在横向滚轴150的一端设有带 轮1501，宽带轮157通过皮带159与带轮1501连接。

本发明的第三带轮组153包括一个双槽带轮1531，棘轮带轮组155为双槽轮，宽带 轮157为双槽带轮。本发明的横向滚轴150是通过滚轴结合旋钮152旋紧，使皮带夹片 151将传动皮带154夹紧于第一横向滑块122上，在第一横向滑块122运动时，通过传 动皮带154带动第三带轮组153转动，再通过棘轮驱动皮带156将转动传递到棘轮带轮 组155，进一步通过滚轴驱动皮带158将转动传递到宽带轮157，再通过皮带159带动 横向滚轴150转动。由于棘轮单向转动，即位移为正向移动时，传递扭矩，带动横向滚 轴150转动，从而使绘图纸前进；而位移为反向或滚轴结合旋钮152拧松时，棘轮空转， 横向滚轴150静止，不转动。本发明通过棘轮将往复位移转换成单向滚动，最终输入到 横向滚轴150上，像打印机一样，使得在绘图完毕后或必要时纸张可以卷出主机100。

请参阅图4及图7所示，本发明的踏板力曲线测绘仪还设有位移调零机构，位移调 零机构设置于主板110的背面，力调零机构包括发条轮170和位移归零旋钮171，发条 轮170是由发条缠绕于卷轴上构成，设置于主板110背面的一端，位移归零旋钮171设 置于第一横向滑块122上，位移金属丝121的一端是通过与发条的一端连接固定，并通 过位移归零旋钮171压在位移金属丝121上与第一横向滑块122连接。当位移归零旋钮 171旋紧时，位移金属丝121被压紧于第一横向滑块122上，第一横向滑块122随位移 金属丝121移动，通过翻转皮带127带动绘图笔141横向移动，绘制位移曲线。当位移 归零旋钮171拧松后，第一横向滑块122与移金属丝121解除连接，第一横向滑块122 可自由移动，起到调零作用。

请参阅图3及图8所示，本发明的踏板力曲线测绘仪还设有力调零机构，力调零机 构设置于主板110正面的一端，力调零机构包括发条轮180和力调零螺母181，发条轮 180是由发条缠绕于卷轴上构成，力调零螺母181设置于纵向滑块132上，测力金属丝 131的一端是通过与发条的一端连接固定，并通过力调零螺母181压在测力金属丝131 上与纵向滑块连接。当将力调零螺母181拧松后，纵向滑块132将远着滑槽133自由移 动，这时刻调整其在测力金属丝131上的位置，起到调零作用。当将力调零螺母181旋 紧时，测力金属丝131被压紧于纵向滑块132上，这时绘图笔141将随测力金属丝131 纵向移动，绘制力曲线。

请再参阅图1所示，本发明在主板110上还设有纸槽111和顶纸片112，纸槽111 为二个，平行的竖直设置于主板110正面，顶纸片112水平的设置于主板110正面，横 向滚轴150的下方。

请参阅图9所示，本发明的位移传感器200主要由固定夹子210、管套220、拉环 230和位移金属丝240组成。其中，拉环230设置于测力传感器300上。管套220设置 于固定夹子210上。位移金属丝240穿过管套220，一端与拉环230连接，另一端与横 向运动带轮机构的位移金属丝121连接。

请参阅图10所示，本发明的测力传感器300主要由力传感器顶盖310、力传感器底 座320、弹簧330、核心机构帽340、核心机构底座350和测力金属丝360组成。其中， 力传感器顶盖310设置于力传感器底座320上，能够相对于力传感器底座320上下滑动。 核心机构帽340与核心机构底座350设置于力传感器顶盖310与力传感器底座320之间， 核心机构帽340与力传感器顶盖310连接，核心机构底座350与力传感器底座320连接。 弹簧330套在核心机构帽340和核心机构底座350外。测力金属丝360的一端与核心机 构帽340固定，另一端与纵向运动带轮机构的测力金属丝131连接。

本发明是专属专用的踏板力曲线测绘仪，其高度集成，操作简单，结构简单可靠， 携带方便。本发明踏板力曲线测绘仪主机的体积可以只有300mm×120mm×21mm，相当 于一本书体积的一半。本发明是将踏板的位移从踏板处由位移传感器200通过金属丝引 入主机100，同理在测力时由测力传感器300将所测压力转换为位移同样通过金属丝引 入主机100，主机内部通过带轮、引线、滑块、滑轨组合，带动绘图笔在主板的绘图区 移动，将位移水平(横向)、踏板力竖直(纵向)反映在纸上，绘制出踏板力曲线，纸 张可以采用A4纸，易获取，纸上可以事先打印好坐标，表格，集成车型数据填写，备 注信息等，方便存档。

通过以往数据的统计、比对，踏板中位移最大的是离合器踏板，有记载的最大位移 为170mm，本发明的最大位移量程200mm，满足要求。踏板力最大140N，其力量程是由 测力传感器300中的弹簧330决定，我们可以将弹簧330压缩10mm所需的压力大小设 计为量程，使其达到最大测量力，可以通过提供多种弹簧供选用，所以其力量程是可调 的。在主机100内通过带轮增益轮组进行力行程的放大，最后绘至纸上。

本发明的位移传感器200和测力传感器300均为纯机械结构，测力传感器是通过核 心机构帽340和核心机构底座350将压缩量转换为金属线的位移。使用时，将测力传感 器300固定于踏板上，将位移传感器200牢固的夹在方向盘或者座椅距离调节杆上，通 过拉环230上的螺柱，将拉环230拧在测力传感器300上。

本发明的主机100还设有外壳，外壳113采可用透明塑料制成，主板110为一般塑 料板材，原材料均为简单的面板，外壳113是通过支撑块114与主板110连接，零件易 加工，外形小巧，轻盈。本发明的金属线为自行车刹车线(细)，或类似结构，长度应 满足使用需求，最短可为1.5m。本发明的位移传感器200主体是一个夹子(大)，其夹 紧面上贴有防滑垫。本发明为保证结构的牢固和紧凑，测力传感器300为金属或塑料的 加工件，在测力传感器300的力传感器底座320上设有固定夹子370，固定夹子370的 夹紧面做防滑处理(设防滑纹路或贴防滑垫)。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本发明实施的范围，依据本 发明的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本发明技术方案的 范围内。