一种狭小空间内的内饰布局方法及操纵系统
阅读说明：本技术 一种狭小空间内的内饰布局方法及操纵系统 (Interior layout method and control system in narrow space ) 是由 肖利伟 王硕 刘跃吉 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种狭小空间内的内饰布局方法及操纵系统,布局方法具体为：以歇脚板作为布局原点,确定座椅的位置；依据座椅的位置确定扶手箱和操纵手柄的位置；再确定行走脚踏的位置；根据行走脚踏前后旋转行程设计行走操纵杆的位置；确定功能次手柄和按键及操作面板的位置；确定显示装置的位置；确定空调蒸发器系统的布局。该系统包括座椅、扶手箱、操纵手柄、行走脚踏、行走操纵杆、歇脚板、功能次手柄、显示装置、空调蒸发系统、按键及操作面板。本发明解决了现有技术中驾驶空间利用率不高、布局不合理、舒适性差的问题。(The invention discloses an interior trim layout method and a control system in a narrow space, wherein the layout method specifically comprises the following steps: determining the position of the seat by taking the footrest as a layout origin; determining the positions of the armrest box and the operating handle according to the position of the seat; then determining the position of the walking pedals; designing the position of a walking control lever according to the forward and backward rotation strokes of a walking pedal; determining the positions of the functional secondary handle, the keys and the operation panel; determining a position of a display device; a layout of an air conditioning evaporator system is determined. The system comprises a seat, an armrest box, a control handle, a walking pedal, a walking control rod, a foot rest plate, a functional secondary handle, a display device, an air-conditioning evaporation system, keys and an operation panel. The invention solves the problems of low utilization rate of driving space, unreasonable layout and poor comfort in the prior art.)
技术领域
本发明涉及一种狭小空间内的内饰布局方法及操纵系统，属于工程机械驾驶室技术领域。
背景技术
挖掘机一直以来是工程机械的核心主流产品，挖掘机的工况复杂多样，工作环境比较恶劣，因此驾驶室的操作舒适性在很大程度上决定了产品的用户体验，也是产品质量和品牌价值的重要体现。但国内挖掘机行业对于驾驶室的人机工程研究重视度不足，驾驶室内操纵系统的人机工程设计经常受到结构空间的限制和配套零部件的技术限制，导致驾驶员操作舒适性达不到理想结果。
特别是小型、微型挖掘机，驾驶室空间受到结构限制，无法保证驾驶员舒适的操作空间，操纵系统的布置经常让步设计，严重影响了用户体验。挖掘机的操纵系统比较特殊，除了包含座椅操纵手柄、显示系统，还包含行走脚踏、行走操纵杆和两侧的歇脚板。
CN201526063U显示的一种挖掘机驾驶室，主要侧重于通过设置滑轨，保证操纵系统中座椅、扶手箱与脚踏三者之间的距离两两可调，来保证不同身材人体的操纵舒适性及活动空间，但未证明距离可调能满足的驾驶员身材的具体尺寸范围，未体现操纵系统布局设计如何满足不同身材人体的头部空间、腿部空间、臀部空间以及操纵可达性要求。现有驾驶室布局大都无法实现在狭小空间内操纵系统的布局，且未将空调蒸发器、风道与内饰结构结合，不能有效利用空间，无法解决风道设计难度大的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种狭小空间内的内饰布局方法及操纵系统，解决了现有技术中驾驶空间利用率不高、布局不合理、舒适性差的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种狭小空间内的内饰布局方法，包括如下步骤：
以歇脚板作为布局原点，确定座椅的位置；
依据座椅的位置确定扶手箱和操纵手柄的位置；
确定行走脚踏的位置；
根据行走脚踏前后旋转行程设计行走操纵杆的位置；
确定功能次手柄和按键及操作面板的位置；
确定显示装置的位置；
确定空调蒸发器系统的布局。
优选地，前述以歇脚板作为布局原点，确定座椅位置的具体方法包括：
根据歇脚板的位置匹配95百分位人体，确定95百分位人体锺点的位置；
根据锺点的位置和踝角角度，计算95百分位人体H点的舒适位置；
基于座椅SIP点的运动轨迹分析，确认座椅的位置，座椅SIP点的运动轨迹能覆盖前述H点的位置。
优选地，前述确定扶手箱和操纵手柄的位置的具体方法包括：
在座椅两侧分别布局扶手箱，在左侧扶手箱前方设置操纵手柄；
基于座椅的位置，以95百分位人体臀部尺寸为参照，确定两扶手箱之间的距离；
基于95百分位人体H点到操纵手柄抓握点的距离，通过计算得出操纵手柄的操纵舒适范围，操纵手柄3布置在该操纵舒适范围内。
优选地，前述确定行走脚踏的位置的方法包括：
基于座椅SIP点的运动轨迹，以95百分位人体尺寸进行匹配，预留行走脚踏在最前和最后两个极限位置的腿部有效空间，从而确定行走脚踏的位置，有效空间是指踝关节点到H点的直线距离。
优选地，前述设计行走操纵杆的位置的方法包括：
基于95百分位人体尺寸匹配驾驶员操纵触及范围；根据行走脚踏前后旋转行程确定行走操纵杆的极限位置；基于行走操纵杆的极限位置需落在驾驶员操纵触及范围内，确定行走操纵杆的形状；行走脚踏向后踩踏到极限位置时，使行走操纵杆不与驾驶员膝盖部位发生干涉；行走脚踏向前踩到极限位置时，行走脚踏上的脚尖不与驾驶室前档结构发生干涉。
优选地，前述确定功能次手柄和按键及操作面板的位置的方法包括：
依据使用习惯，将功能次手柄和按键及操作面板布置在右手边；
依据按键操纵频率的高低，在面板上将按键进行分区；
根据驾驶员的操作舒适性，确定舒适操纵区和操纵可及区域内，将功能次手柄7和操纵频率高的按键布置在舒适操纵区域内，频率低的按键布置在操纵可及区域内。
优选地，前述确定显示装置的位置的方法包括：
根据座椅的SIP点位置，计算驾驶员的眼点中心位置；
将眼点中心与显示屏中心连线，保证显示装置屏幕表面与连线垂直，从而确定显示装置的角度；
依据驾驶员的转头舒适区确定显示装置的位置。
优选地，前述确定空调蒸发器系统的布局步骤包括：
鉴于空间限制，将空调蒸发器布置在座椅右前侧；
为减少风道占用面积，在蒸发器上方设计风道，风道一端连接空调蒸发器出风口，且风道的内部腔体结构是L型；
将空调出风口布置在风道上方。
一种狭小空间内的内饰操纵系统，包括座椅、扶手箱、操纵手柄、行走脚踏、行走操纵杆、歇脚板、功能次手柄、显示装置、空调蒸发系统、按键及操作面板，
扶手箱分布在座椅两侧，操纵手柄连接左边扶手箱的前侧，功能次手柄和按键及操作面板位于座椅右侧的操纵区域内，歇脚板分布在行走操纵杆的左右两侧，行走脚踏连接行走操纵杆底端，空调蒸发系统位于座椅右侧。
优选地，前述歇脚板包括支撑板和绕支撑板转动的踏板，支撑板可拆卸式连接操纵室底面。
优选地，前述行走脚踏包括行走阀、调整板和折叠踏板，调整板用于连接行走阀、折叠踏板和行走操纵杆，折叠踏板可调式连接调整板。
优选地，前述空调系统包括L型腔体风道、空调蒸发器和位于空调蒸发器上方的空调出风孔，L型腔体风道一端连接空调蒸发器出风口，空调出风孔连接L型腔体风道。
一种狭小空间内的内饰操纵系统，使用前述的一种狭小空间内的内饰布局方法设计而成。
本发明所达到的有益效果：
（1）在小型挖掘机狭小的驾驶室空间中，为驾驶员提供了一种安全舒适高效美观的驾驶系统；
（2）在狭小驾驶室空间内，通过座椅、脚踏、扶手箱等主要操纵装置之间的布局设计，满足不同身材驾驶员的操作空间与操作舒适性需求，满足不同身材驾驶员的头部空间、腿部空间、臀部空间以及操纵可达性要求，特别解决了高大身材驾驶员在狭小驾驶空间内的操纵舒适性问题；
（3）狭小空间驾驶室内，将蒸发器上方设计成L型腔体风道，并用内饰件材料制作，避免了使用管道风道带来的出风口设计受限的问题，同时与周围内饰融为一体。L型腔体风道直接对接蒸发器出风口，出风口外部形成整体的L型风腔，在L型风腔上方可按照需求设计出风口。
附图说明
图1是本发明内饰操纵系统图；
图2是本发明歇脚板结构图；
图3是本发明行走脚踏结构图；
图4是本发明行走脚踏操纵位置图；
图5是本发明L型腔体风道示意图；
图6是本发明95百分位人体匹配图；
图7是本发明布局顺序流程图。
图中附图标记的含义：1-座椅；2-扶手箱；3-操纵手柄；4-行走脚踏；41-折叠踏板；42-调整板；43-行走阀；5-行走操纵杆；51-手柄；6-歇脚板；61-踏板；62-支撑板；7-功能次手柄；8-显示装置；9-空调出风口；10-空调蒸发器；11-按键及操作面板；12-最前位置状态的行走操纵杆；13-中间位置状态的行走操纵杆；14-最后位置状态的行走操纵杆；15-L型风道；16-眼点；17- 95百分位人体；18-H点；19-踝关节点；20-踵点。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明涉及的内饰操纵系统，如图1所示，包含座椅1、扶手箱2、操纵手柄3、行走脚踏4、行走操纵杆5、歇脚板6、功能次手柄7、显示装置8、空调蒸发系统、按键及操作面板11，其中空调蒸发系统包括空调出风口9和空调蒸发器10。扶手箱2分布在座椅1两侧，操纵手柄3连接左边扶手箱2的前侧，功能次手柄7和按键及操作面板11位于座椅1右侧的操纵区域内，歇脚板6分布在行走操纵杆5的左右两侧，行走脚踏4连接行走操纵杆5底端，空调蒸发系统位于座椅1右侧。
如图7所示，本发明涉及的狭小驾驶空间内的内饰布局方法包括：首先考虑驾驶员长时间的操纵产品时，驾驶员双脚大部分时间放在歇脚板6上，因此以歇脚板6作为起始的布局原点，并根据歇脚板6位置，计算座椅SIP点及座椅1的安装位置；然后根据座椅1的位置确定操纵手柄3的位置、扶手箱2的设计、行走脚踏4的位置、行走操纵杆5的设计、功能次手柄7和按键及操作面板11的位置及相关设计。
根据歇脚板6位置确定座椅1位置的具体方法如下：为保证驾驶空间满足不同身材驾驶员的操纵舒适性需求，采用高大身材95百分位人体尺寸进行设计，并使座椅1滑动行程覆盖矮小和中等身材的人体尺寸。如图6所示，首先将95百分位人体17尺寸根据歇脚板6的位置进行匹配，确定95百分位人体锺点20的位置，并根据锺点20的位置和驾驶员踝角角度，计算出95百分位人体H点18的舒适位置，座椅1安装后座椅通过滑轨向后滑动，座椅SIP点的运动轨迹，应能覆盖此位置。当座椅1后方、下方空间限制，无法满足此要求时，应使座椅SIP点的运动轨迹尽量接近此位置，并通过调整歇脚板6的角度和高度，来保证操纵的舒适性和腿部的有效空间，所述有效空间是指从踝关节点19到H点18的直线距离。其具体操作可以是抬高歇脚板6位置或将歇脚板6位置向前移动，从而扩大下方或后方的空间，以保证腿部的有效操作空间，同时驾驶员踩踏歇脚板6时应保证与驾驶室前部结构的足尖间隙，防止脚部干涉。
座椅1位置确定后，下一步将两扶手箱2分别布置在座椅1两侧，并以95百分位人体臀部尺寸为参照，设计两扶手箱2之间的距离。通过计算95百分位人体H点18到操纵手柄3抓握点的前后距离和左右距离，保证操纵手柄3在驾驶员的操纵舒适范围内。
结合图1，本发明的脚踏机构主要包括行走脚踏4、行走操纵杆5和歇脚板6。由图2可知，歇脚板6包含踏板61和支撑板62。通过改变支撑板62的形状和结构，可以调整歇脚板踏板61的角度和高度，而不需改变踏板61的整体结构来适应不同身高驾驶员的需求，从而保证踏板61在系列产品中的通用性。行走脚踏4和行走操纵杆5组成了行走踏板机构。如图3所示，行走脚踏4包含行走阀43、调整板42和折叠踏板41。调整板42用于连接行走阀43、折叠踏板41和行走操纵杆5。通过调整折叠踏板41在调整板42上连接点的位置，可以改变折叠踏板41踏面的角度，从而匹配座椅SIP点的位置，保证驾驶员踩踏舒适，而不需要改变行走阀43和折叠踏板41的结构。
行走脚踏4的位置和踏面角度同样应根据座椅SIP点的位置，以95百分位人体尺寸进行匹配，保证行走脚踏4在最前和最后两个极限位置拥有足够的腿部有效空间。
行走脚踏4位置确定以后，根据行走脚踏4前后旋转行程进行设计行走操纵杆5的位置，行走脚踏4和行走操纵杆5通过螺栓连接为一个整体，旋转轴在相同的位置，两者同步运动。基于95百分位人体尺寸匹配驾驶员操纵触及范围；根据行走脚踏4前后旋转行程确定行走操纵杆5的极限位置；基于行走操纵杆5的极限位置需落在驾驶员操纵触及范围内，确定行走操纵杆5的形状；行走操纵杆5的工作行程如图4所示，最前位置状态的行走操纵杆12和最后位置状态的行走操纵杆14分别是两极限位置，中间位置状态的行走操纵杆13是正常工作位置。保证行走脚踏4向后踩踏到极限位置时，即最后位置状态的行走操纵杆14不与驾驶员膝盖部位不发生干涉；保证行走脚踏4向前踩到极限位置时，位于行走脚踏4上的脚尖不与驾驶室前档结构发生干涉。
确定了主要操纵装置的布局后，再对功能次手柄7，以及其他按键及操作面板11进行布局和设计。依据使用习惯，将功能次手柄7和按键及操作面板11布置在右手边；其次将按键在操作面板上按照操纵频率高低分区域布置，最后根据驾驶员的操作舒适性，确定舒适操纵区和操纵可及区域内，保证功能次手柄7和操纵频率高的按键布置在右手的舒适操纵区域内，频率低的布置在操纵可及区域内。
挖掘机的显示装置8主要为偏置式液晶显示屏，显示装置8的位置和角度按照驾驶员的眼点16位置确定。按照座椅的SIP点位置，计算驾驶员的眼点16中心位置，将眼点16中心与显示装置8中心连线，通过显示装置8屏幕表面与连线垂直来确定显示装置8的角度，同时将显示装置8的位置位于驾驶员舒适转头的左右范围和上下范围内。
因受挖掘机狭小驾驶空间限制，空调蒸发器10布置在座椅1右前侧，并将空调出风口9布置在蒸发器上方；为解决蒸发器安装在右前侧造成的风道设计难度大和如何有效利用空间的难题，如图5所示，将空调蒸发器10上方设计成L型腔体风道15，并用内饰件材料制作。常规管道风道由于不能扭曲，出风口必须顺着管道的走向布置，在狭小空间驾驶室的布置时，无法满足设计要求，而L型的腔体设计避免了使用常规管道风道带来的出风口设计受限问题。L型腔体风道15直接对接蒸发器出口，在L型腔体风道15周边可按照需求设计空调出风口9，本方案设计了吹面部出风口、侧向出风口和玻璃除霜风口各1个。
最后，应根据驾驶员眼点位置，和驾驶室玻璃面积，分析驾驶员的视野遮挡情况，如不满足要求，再对座椅位置进行调整，保证作业时的重要作业区域，驾驶时视野不受遮挡。
本发明涉及的小型挖掘机的驾驶空间狭小，主要体现在座椅下方和后方的空间被产品的其他功能性结构侵占，座椅、脚踏等无法按照人体的舒适操纵姿态布置在最合理的位置，空调装置也无法布置在座椅下方或后方的常规位置的问题。本发明不仅为驾驶室空间狭小的小型挖掘机提供了一种较佳的实施例，该实施例也可推广应用于旋挖钻机、履带起重机等与挖掘机相似的产品驾驶室。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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