阅读说明：本技术 一种基于驾驶状态的h点行程确定方法和装置 (H-point stroke determination method and device based on driving state ) 是由 张冬冬 代佳 郑敏 孟凯 黄建军 张亮 胡占芳 于 2019-08-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于驾驶状态的H点行程确定方法和装置,其确定开发车型的各个零部件布置位置、座椅H点初始位置以及相应的理论H点行程框；调整人机验证装置,直至与开发车型中各零部件布置位置、座椅H点初始位置以及相应的理论H点行程框一致；组织用户基于真实驾驶状态的验证评估,分别调整座椅至最舒适位置并记录,从而得到开发车型的所有用户的座椅H点实际位置,并根据座椅H点实际位置绘制出最佳H点行程框；将调整座椅位置或更换座椅使得最佳H点行程框位于理论H点行程框内。本发明能够保证目标车型能够在最大程度上满足各类用户的需求。(The invention discloses a method and a device for determining H-point travel based on driving states, which are used for determining the arrangement position of each part of a developed vehicle type, the initial position of a seat H point and a corresponding theoretical H-point travel frame; adjusting the man-machine verification device until the man-machine verification device is consistent with the arrangement position of each part in the developed vehicle model, the initial position of a seat H point and a corresponding theoretical H point stroke frame; the method comprises the steps that verification and evaluation of users based on real driving states are organized, seats are respectively adjusted to the most comfortable positions and recorded, so that the actual positions of H points of the seats of all users developing vehicle types are obtained, and an optimal H point stroke frame is drawn according to the actual positions of the H points of the seats; the seat position will be adjusted or the seat will be changed so that the optimal H point stroke box is within the theoretical H point stroke box. The invention can ensure that the target vehicle type can meet the requirements of various users to the maximum extent.)

一种基于驾驶状态的H点行程确定方法和装置

技术领域

本发明涉及一种H点行程验证装置和H点行程确定方法，属于人机工程的验证技术领域，具体地涉及一种基于驾驶状态的H点行程验证装置和H点行程确定方法。

背景技术

在车辆的人机布置设计工作中，一般情况下首先将95％人体H 点确定为乘坐参考点，即理论H点位置，然后参考SAE J4004标准设定H点的行程。现有技术中存在很多用于确定该理论H点位置的方法和装置，如CN102735136B、CN105835990B等专利所示，上述专利虽然可以准确地找到目标车型的理论H点位置，但在实际驾驶状态下，由于人体尺寸、驾车习惯以及个人对空间及视野的喜好等因素的影响，实际H点位置与理论H点位置往往存在一定的偏差，且偏差的大小，基于理论H点位置的H点行程是否涵盖了所有人群，以及是否会引起用户抱怨需等到实车量产后，才能最终得以验证和确认。由于目标车型制作完成后实际H点位置基本上无法更改的，当基于实际H点位置的H点行程无法满足驾驶人员真实的驾驶需求，也代表着该种类研发车型的失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于驾驶状态的人机硬点可调装置，用于模拟验证开发车型在驾驶状态下不同人体实际的H点位置，以及通过该装置来确定相应的H点行程的方法，并进一步地对设计H点行程进行修正，从而完全克服传统开发过程中的风险和缺点；为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种基于驾驶状态的H 点行程确定方法，其包括以下步骤：确定开发车型的各个零部件布置位置、座椅H点初始位置以及相应的理论H点行程框；调整人机验证装置，直至与开发车型中各零部件布置位置、座椅H点初始位置以及相应的理论H点行程框一致；组织用户基于真实驾驶状态的验证评估，分别调整座椅至最舒适位置并记录，从而得到开发车型的所有用户的座椅H点实际位置，并根据座椅H点实际位置绘制出最佳 H点行程框；将调整座椅位置或更换座椅使得最佳H点行程框位于理论H点行程框内。

在本发明的一种优选实施方案中，若最佳H点行程框位于理论H 点行程框内，则理论H点行程框即为最佳H点行程框，无需调整优化。

在本发明的一种优选实施方案中，若最佳H点行程框位于理论H 点行程框外且最佳H点行程框的前后行程未超出理论H点行程框的前后行程且最佳H点行程框的上下行程未超出理论H点行程框的上下行程，通过改变座椅的安装位置使座椅的理论H点行程框前后、上下移动，直至座椅的理论H点行程框完全能覆盖最佳H点行程框为止。

在本发明的一种优选实施方案中，若最佳H点行程框位于理论H 点行程框外且最佳H点行程框的前后行程超出理论H点行程框的前后行程和/或最佳H点行程框的上下行程超出理论H点行程框的上下行程，通过更换调节行程更大的座椅，直至新的H点行程能覆盖最佳H点行程框。

本发明还公开了一种基于驾驶状态的H点行程验证装置，包括机架，所述机架上设置有用于调节座椅空间位置的可调座椅安装机构、用于调节地板空间位置的可调地板机构、用于调节顶棚空间位置的可调顶棚机构、用于调节机罩空间位置的可调机罩机构、用于调节方向盘空间位置的可调方向盘机构和用于调节踏板空间位置的可调踏板机构。

在本发明的一种优选实施方案中，所述可调座椅安装机构和所述可调地板机构固定设置于所述机架的下端，所述可调顶棚机构固定设置于所述机架的上端，所述可调机罩机构、所述可调方向盘机构和所述可调踏板机构固定设置于所述机架的前端。

在本发明的一种优选实施方案中，所述可调座椅安装机构包括Z 向升降板、X向导轨滑块、Y向导轨滑块、顶板和座椅安装板，所述X向导轨滑块的固定端与所述Z向升降板固接，所述X向导轨滑块的活动端与所述Y向导轨滑块的固定端固接，所述Y向导轨滑块的活动端与所述顶板固接，所述顶板上通过铰轴连接有所述座椅安装板，所述座椅安装板与所述顶板之间设置有用于调节座椅安装板旋转角度的角度调节机构。

在本发明的一种优选实施方案中，所述角度调节机构包括与所述调节座椅安装板滑动配合连接的螺母和与所述顶板连接的螺杆，所述螺母和所述螺杆螺纹配合连接。

在本发明的一种优选实施方案中，所述可调地板机构包括Z向升降板、X向导轨滑块、Y向导轨滑块和顶板，所述X向导轨滑块的固定端与所述Z向升降板固接，所述X向导轨滑块的活动端与所述 Y向导轨滑块的固定端固接，所述Y向导轨滑块的活动端与所述顶板固接。

在本发明的一种优选实施方案中，所述可调顶棚机构包括X向导滑轨，所述X向导滑轨上滑动配合连接有Y向滑板，所述Y向滑板的下方连接有可升降的Z向连接板，所述Z向连接板设置有Y 向导滑轨，所述Y向导滑轨上滑动配合连接有顶棚夹爪。

在本发明的一种优选实施方案中，所述可调机罩机构包括Z向升降板、X向导轨滑块、Y向导轨滑块和顶板，所述X向导轨滑块的固定端与所述Z向升降板固接，所述X向导轨滑块的活动端与所述 Y向导轨滑块的固定端固接，所述Y向导轨滑块的活动端与所述顶板固接，所述顶板上设置有机罩连接块。

在本发明的一种优选实施方案中，所述可调方向盘机构包括沿Y 向布置的第一导轨，所述第一导轨上滑动配合连接有滑架，所述滑架上固接有沿X向布置的第二导轨，所述第二导轨上滑动配合连接有方向盘安装架，所述方向盘安装架铰接有方向盘

在本发明的一种优选实施方案中，所述可调踏板机构包括固定块，所述固定块上连接有沿Y向布置的第一导滑块机构，所述第一导滑块机构的活动端连接有沿Z向布置的支架，所述支架上布置有沿Z 向布置的第二导滑块机构，所述第二导滑块机构的活动端连接有铰接有踏板机构。

在本发明的一种优选实施方案中，所述踏板机构包括踏板臂和踏板，所述踏板臂与所述第二导滑块机构沿Z向滑动配合连接，所述踏板与所述踏板臂铰接。

本发明还公开了一种基于驾驶状态的H点行程确定方法，包括前述的一种基于驾驶状态的H点行程验证装置：

首先，根据某开发车型数据，将该套验证装置的座椅、地板、踏板、方向盘、顶棚及机罩调整至目标车型位置。特别地，需要将座椅调至初始设计位置。并在图纸上标出理论的H点行程框(按1:1比例)，其中包括座椅H点位置(即对应上述的座椅初始设计位置)。

其次，基于某开发车型的目标用户，采集目标用户的信息并做出一个统计学上的数据库，数据库的信息包括：选取不同身高的目标人群，比如，该车型销售地为中国，则一般选择至少覆盖5％～95％身高的中国人群(由于GB10000-1988中国成年人人体尺寸年代久远，建议参考ramsis软件中基于该数据库的预测值，比如选取2019年，26 岁～35岁年龄组，对应的5％女性身高为1520mm，95％男性身高为 1808mm)，要求不同身高人群从矮到高满足正态分布，要求女性比例至少占1/3或根据开发目标调整，同时总人数建议超过30人。

然后，对目标人群进行编号，比如编号为1～30。组织1号评价人员进行乘坐，基于其自身身材尺寸、以及对前方视野、头部空间、踏板和方向盘远近等喜好因素，将座椅调整至自身最舒适的驾车位置。查看座椅前后位置相对于初始位置的△X1，以及座椅上下位置相对于初始位置的△Z1，并在前述1:1的图纸上进行标记1。依次地，可对后续的目标人群，通过主观评价在图纸上标记出2，3，4…30。1～30 的标记点即代表了典型目标用户，基于真实驾驶状态的H点。

接下来，查看1～30的标记点，是否超出了理论行程框边界，若未超出，则说明理论H点行程完全符合目标人群的H点调整需求，无需修正；若超出，则说明理论H点行程不符合目标人群的H点调整需求，需根据实际H点位置进行理论行程的修正，一般的修正方法可以是更换满足目标行程的座椅，或者调整和优化座椅的安装位置直至达成目标行程。

本发明中，初始位置的H点的定义：一般指开发车型的95％人体H点；(H点的定义：一般指开发车型的95％人体H点，具体指身高位于第95％百分位的男性人体的大腿及躯干的连接点，即胯点 (HipPoint)，也是汽车总布置中的设计基准点)

H点行程框的定义：指不同用户乘坐H点的集合范围，一般情况下建议前后行程不小于240mm，上下行程不小于60mm，其行程大小由座椅自身的运动机构件的结构决定。

本发明的有益效果是：本发明具有结构简单、使用方便、调整快速、验证准确等众多优点，其采用6种可调装置的组合设计实现了任一研发车型的实际H点位置的获取，从而能够根据实际H点位置更有效地获取真实的H点位置行程，保证目标车型能够在最大程度上满足各类用户的需求；本发明能够在车辆前期开发过程中及时评估H点的设计合理性并进行验证和修正，从而能够完成目标车型的最优设计，有效地提高产品质量和竞争力。

附图说明

图1是本发明一种基于驾驶状态的H点行程验证装置的示意图；

图2是本发明一种基于驾驶状态的H点行程验证装置中可调座椅安装机构的示意图；

图3是本发明一种基于驾驶状态的H点行程验证装置中可调踏板机构的示意图；

图4是本发明一种基于驾驶状态的H点行程验证装置中可调方向盘机构的示意图；

图5是本发明一种基于驾驶状态的H点行程验证装置中可调顶棚机构的示意图；

图6是本发明一种基于驾驶状态的H点行程验证装置中可调顶棚机构的理论H点行程示意图；

图7是本发明一种基于驾驶状态的H点行程验证装置中可调顶棚机构的修正H点行程示意图；

图中，1-95％人体H点，2-座椅行程，3-可调座椅安装机构，4- 可调地板机构，5-可调踏板机构，6-可调方向盘机构，7- 可调机罩机构，8-可调顶棚机构，9-角度调节机构，3.1-Z 向升降板；3.2-X向导轨滑块；3.3-Y向导轨滑块；3.4- 顶板；3.5-座椅安装板；3.6-铰轴；5.1-固定块；5.2-第一导滑块机构；5.3-支架；5.4-第二导滑块机构；5.5-踏板机构；5.6-踏板臂；5.7-踏板；6.1-第一导轨；6.2-滑架；6.3- 第二导轨；6.4-方向盘安装架；6.5-方向盘；8.1-X向导滑轨；8.2-Y向滑板；8.3-Z向连接板；8.4-Y向导滑轨；8.5- 顶棚夹爪；9.1-螺母；9.2-螺杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由本发明的说明书图1和图2所示，本发明公开了一种基于驾驶状态的H点行程验证装置，其包括机架，机架上设置有用于调节座椅空间位置的可调座椅安装机构3、用于调节地板空间位置的可调地板机构4、用于调节顶棚空间位置的可调顶棚机构8、用于调节机罩空间位置的可调机罩机构7、用于调节方向盘空间位置的可调方向盘机构6和用于调节踏板空间位置的可调踏板机构5。可调座椅安装机构3和可调地板机构4固定设置于机架的下端，可调顶棚机构8固定设置于机架的上端，可调机罩机构7、可调方向盘机构6 和可调踏板机构5固定设置于机架的前端。

如图2所示，可调座椅安装机构3包括Z向升降板3.1、X向导轨滑块3.2、Y向导轨滑块3.3、顶板3.4和座椅安装板3.5，X向导轨滑块3.2的固定端与Z向升降板3.1固接，X向导轨滑块3.2的活动端与Y向导轨滑块3.3的固定端固接，Y向导轨滑块3.3的活动端与顶板3.4固接，顶板3.4上通过铰轴3.6连接有座椅安装板3.5，座椅安装板3.5与顶板3.4之间设置有用于调节座椅安装板3.5旋转角度的角度调节机构9。角度调节机构9包括与调节座椅安装板3.5 滑动配合连接的螺母9.1和与顶板3.4连接的螺杆9.2，螺母9.1和螺杆9.2螺纹配合连接，上述X向导轨滑块3.2、Y向导轨滑块3.3、顶板3.4之间的相对运动均可以锁止，从而保证调整后任意两者之间的相对位置。

如图1所示，可调机罩机构7包括Z向升降板3.1、X向导轨滑块3.2、Y向导轨滑块3.3和顶板3.4，X向导轨滑块3.2的固定端与 Z向升降板3.1固接，X向导轨滑块3.2的活动端与Y向导轨滑块 3.3的固定端固接，Y向导轨滑块3.3的活动端与顶板3.4固接，顶板3.4上设置有机罩连接块，顶板3.4顶端固接有机罩，Z向升降板 3.1可以通过沿Z向布置的气缸或者油缸驱动上下移动，为了提高其运行的平稳性，可以在气缸旁增加导杆导套结构导向，X向导轨滑块3.2、Y向导轨滑块3.3和顶板3.4之间的相对运动均可以锁止，从而保证调整后任意两者之间的相对位置。

可调地板机构4包括Z向升降板3.1、X向导轨滑块3.2、Y向导轨滑块3.3和顶板3.4，X向导轨滑块3.2的固定端与Z向升降板3.1 固接，X向导轨滑块3.2的活动端与Y向导轨滑块3.3的固定端固接，Y向导轨滑块3.3的活动端与顶板3.4固接，X向导轨滑块3.2、 Y向导轨滑块3.3和顶板3.4之间的相对运动均可以锁止，从而保证调整后任意两者之间的相对位置。

可调机罩机构7、可调地板机构4和可调座椅安装机构3采用同样的XYZ向调节平台可以方便本发明的加工和制造，调座椅安装机构3只是在XYZ向调节平台增加了一套倾角调谐机构。

如图5所示，可调顶棚机构8包括X向导滑轨8.1，X向导滑轨 8.1上滑动配合连接有Y向滑板8.2，Y向滑板8.2的下方连接有可升降的Z向连接板8.3，Z向连接板8.3设置有Y向导滑轨8.4，Y 向导滑轨8.4上滑动配合连接有顶棚夹爪8.5，X向导滑轨8.1、Y 向滑板8.2和Z向连接板8.3之间的相对运动均可以锁止，从而保证调整后任意两者之间的相对位置。

如图4所示，可调方向盘机构6包括沿Y向布置的第一导轨6.1，第一导轨6.1上滑动配合连接有滑架6.2，滑架6.2上固接有沿X向布置的第二导轨6.3，第二导轨6.3上滑动配合连接有方向盘安装架 6.4，方向盘安装架6.4铰接有方向盘6.5，第一导轨6.1、滑架6.2 和第二导轨6.3之间的相对运动均可以锁止，从而保证调整后任意两者之间的相对位置。

如图3所示，可调踏板机构5包括固定块5.1，固定块5.1上连接有沿Y向布置的第一导滑块机构5.2，第一导滑块机构5.2的活动端连接有沿Z向布置的支架5.3，支架5.3上布置有沿Z向布置的第二导滑块机构5.4，第二导滑块机构5.4的活动端连接有铰接有踏板机构5.5。踏板机构5.5包括踏板臂5.6和踏板5.7，踏板臂5.6与第二导滑块机构5.4沿Z向滑动配合连接，踏板5.7与踏板臂5.6铰接。

需要指出，上述各导轨滑块之间的锁止结构可以采用多种技术方案，如在导轨上增加螺栓孔、滑块上增加通孔通过螺栓锁止等。

进一步的，本发明公开了一种基于驾驶状态的H点行程确定方法，其包括以下步骤：

1、H点行程验证装置的调节:

①在3D数据中，将开发车型的95％人体H点与本装置对齐，依次计算出座椅、地板、踏板、方向盘、顶棚及机罩的角度\前后\左右 \上下的变化值(角度需优先调节)。

②调节座椅安装机构：在实物装置上，根据A步骤中计算的座椅角度变化值进行角度调节；需要说明的是，因为H点对齐后，本装置的H点即为开发车型的H点，而且座椅自带上下、前后调节行程，所以一般情况下，座椅安装机构不进行前后、左右、上下的调节，后续依据具体情况进行补偿性调节即可。需要特别说明的是，需确保座椅的位置处于初始设计位置。(调整人机硬点验证装置，使 H点行程框的行程大小与开发车型完全一致，并将座椅调至H点初始位置并做相应标识)

③调节地板：在实物装置上，根据A步骤中计算的地板前后、上下、左右变化值进行调节。

④调节踏板：在实物装置上，先根据A步骤中计算的踏板角度变化值进行调节，再根据A步骤中计算的踏板前后、左右及上下变化值进行调节。

⑤调节方向盘：在实物装置上，先根据A步骤中计算的方向盘角度变化值进行调节，再根据A步骤中计算的方向盘前后、左右及上下变化值进行调节。

⑥调节顶棚：在实物装置上，先根据A步骤中计算的顶棚角度变化值进行调节，再根据A步骤中计算的顶棚前后、左右及上下变化值进行调节。

⑦调节机罩：在实物装置上，先根据A步骤中计算的机罩角度变化值进行调节，再根据A步骤中计算的机罩前后、左右及上下变化值进行调节。

2、根据开发车型的设计数据，按1:1比例在图纸上标出理论的H 点行程框，其中包括座椅H点位置(即对应上述的座椅初始设计位置)，如图2。

3、开发车型目标用户的选择：基于某开发车型的目标用户，选取不同身高的目标人群。比如，该车型销售地为中国，则一般选择至少覆盖5％～95％身高的中国人群(由于GB10000-1988中国成年人人体尺寸年代久远，建议参考ramsis软件中基于该数据库的预测值，比如选取2019年，26岁～35岁年龄组，对应的5％女性身高为1520mm，95％男性身高为1808mm)，要求不同身高人群从矮到高满足正态分布，要求女性比例至少占1/3或根据开发目标调整，同时总人数建议超过30人。

4、目标用户的主观评价及实际H点位置记录：

①对目标人群进行编号，比如编号为1～30。

②组织1号评价人员进行乘坐，根据三踏板踩踏舒适性，调整座椅前后位置，满足在全行程内方便和舒适地踩踏离合、制动和加速三踏板。在满足三踏板舒适性的基础上，根据方向盘操作舒适性，适当优化座椅前后位置。根据顶棚对应的头部空间和前方上视野，以及机罩对应的前方下视野，调整座椅上下位置，满足符合驾驶的空间及视野要求。最后根据自身情况，根据喜好和习惯进行优化，并完成最终调整，此时座椅位置对应的H点位置即为符合该用户驾驶状态的最优位置。查看座椅前后位置相对于初始位置的△X1，以及座椅上下位置相对于初始位置的△Z1，并在前述1:1的图纸上进行标记1。

③依次地，可对后续的目标人群，通过主观评价在图纸上标记出 2，3，4…30。1～30的标记点即代表了选取的典型目标用户，基于真实驾驶状态的H点，如图6。

5、理论H点行程框的修正：查看1～30的标记点，是否超出了理论行程框边界，若未超出，则说明理论H点行程完全符合目标人群的H点实际调整需求，无需修正；若超出，则说明理论H点行程不符合目标人群的H点调整需求，需根据实际H点位置进行理论行程的修正，一般的修正方法可以是更换满足目标行程的座椅，或者调整和优化座椅的安装位置直至达成目标行程，如图7。

本发明的组织目标用户依次进行评价是根据其自身身材尺寸、以及对前方视野、头部空间、踏板和方向盘远近等喜好因素，将座椅调整至自身最舒适的驾车位置；然后记录下每个目标用户最舒适位置下的座椅的△X和△Z(相对于座椅H点初始位置的移动量)，即对应目标用户真实的、舒适的驾驶H点位置

本发明的所述最佳H点行程框的优化调整，主要包括两种选择方案：若最佳H点行程框的前后行程未超出理论H点行程框的前后行程，且最佳H点行程框的上下行程未超出理论H点行程框的上下行程，则可通过改变座椅的安装位置(更改座椅安装脚\安装梁)或者更改座椅自身的侧板支撑结构等，使座椅的理论H点行程框前后、上下移动，直至座椅的理论H点行程框完全能覆盖最佳H点行程框为止。若最佳H点行程框的前后行程超出了理论H点行程框的前后行程，或最佳H点行程框的上下行程超出了理论H点行程框的上下行程，则可通过更换调节行程更大的座椅，将其初始设计位置的H 点对齐，使新座椅的H点行程能覆盖最佳H点行程框；或者重新进行座椅骨架结构设计，增大前后及上下调节行程，直至新的H点行程能覆盖最佳H点行程框。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。