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驾驶员H点的布置定位方法-新创客车车身设计

时间:2023-08-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:②驾驶员椅的SgRP点是很多关键尺寸的定位基准点。图10-50是客车驾驶员H点的位置曲线,男女比例按95∶5。表10-14 中国女性身高分布图10-51 中国第95百分位男性和第5百分位女性的驾驶区布置综合这些因素,目前我国客车的驾驶椅调节量大约是前后200mm、上下180mm是合适的。客车驾驶员的坐姿不同于乘用车驾驶员的最大特点是躯干后倾角小,大腿接近水平。图10-52所示是用中国50%人体H点样板做出的乘用车驾驶员和大客车驾驶员最适宜坐姿,图中各角度见表10-15。

驾驶员H点的布置定位方法-新创客车车身设计

为了使不同身材的驾驶员都获得良好的视野和操作性能,转向盘、操作踏板和座椅在理论上都可以设计成固定的或可调节的。如:

①固定H点:调节加速踏板和转向盘。

②固定转向盘的抓握点:调节加速踏板和座椅。

③固定视点:调节加速踏板、转向盘和座椅。

④固定加速踏板:调节转向盘和座椅。

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图10-47 美国人体的立姿数据

但从设计、加工和使用的情况来看,固定操作踏板的同时辅以转向盘可调是最理想的方式。因此,在SAE J1517 Driver Selected Seat Position标准中则以加速踏板和地板面为基准给出了驾驶员H点的坐标曲线,如图10-49所定义的XZ值。

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图10-48 中国男性第95和第99两个百分位的座间距模型

首先明确几个点的定义:

(1)H点 大腿与躯干的铰接点,有三种表现型式:

1)设计H点:即人体标准模板的H点,代表人体位置的点,用来表达设计乘坐位置。

2)乘坐基准点SgRP(Seating Refer-ence Point):欧洲和我国称为R点,代表座椅位置的点,实际上就是座椅的安装定位点。它有以下重要特点:

①可调节座椅在其行程上有很多H点,但只有唯一一个SgRP点,即座椅的安装定位基准点。

②驾驶员椅的SgRP点是很多关键尺寸的定位基准点。

3)实际H点:是用H点测量装置(HPM)实测得出的H点。

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图10-49 驾驶员H点曲线的坐标定义

(2)AHP点:即踵点,Accelerator Heal Point。

(3)BOF点:鞋底表面的一点,距踵点200mm,Ball of Foot。

(4)PRP点:加速踏板表面与BOF接触的点,Pedal Reference Point。

(5)FRP点:地板基准点,Floor Rreference Point,客车上不考虑地毯下陷,取为驾驶员地板面。

SAE标准根据驾驶员空间尺寸的差异将汽车分为A、B两个大类:

A类汽车主要是指乘用车,如轿车、旅行车、MPV和轻型货车。

B类汽车主要是指商用车,如中、重型货车和大客车。

因此,客车驾驶区的布置设计要用到B类车的H点曲线表达式,它在SAE J1517标准中给出,具体如下:

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考虑到客车驾驶员的实际情况,我们选取男女比例为95∶5的H点曲线来布置驾驶区。在SAE标准中,H点的高度范围是405~530mm。图10-50是客车驾驶员H点的位置曲线,男女比例按95∶5。从图中可直接得出:驾驶椅的理论调节量是前后246mm,上下125mm。如果考虑放宽余量,要将所有百分位的H点曲线包含起来,可取前后260mm,上下150mm,则以50%H点曲线的中点做出这个矩形ABCD,则我们能得出:驾驶椅H点安装定位的最后点是距PRP点747mm,最下点是距地板面392.5mm。

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图10-50 客车的驾驶员H点位置曲线(男女比例按95∶5)

理论上,SgRP点应定义在第95百分位曲线的中点,即图10-50中的理论SgRP点。但这样的定位对于客车而言没有太大的使用价值。为了能定义一个明确的驾驶区与乘客区的边界,我们需要的是驾驶员椅的最后位置:这就是图中的线段AB,它距加速踏步上的PRP点747mm。那么驾驶椅的安装定位就是以AB线为最后的位置来定位的,即图10-50中的“工程SgRP点”。

这取决于座垫与底座的相对运动关系:

如果座椅垫相对于底座只能向后增大调节距离,那么驾驶椅是在最大调节量的状态下安装的;如果座椅垫相对于底座只能向前增大调节距离,那么驾驶椅是在最小调节量的状态下安装的。

理论上的前后调节量260mm是偏大的,这是为了能覆盖尽可能多的人群。考虑到客车驾驶员的具体情况,在我国第5百分位的女性身高只有1484mm,见表10-14。如果限定客车驾驶员的身高必须在1600mm以上,那么驾驶椅的前后调节量至少可降为理论值的一半,即130mm。再如,GB 18463—2001《机动车驾驶员身体条件及其测评要求》标准中规定:驾驶大型客车、大型货车、无轨电车者的身高必须≥1.55m,而此身高值则大约相当于我国女性身高的第35百分位。(www.xing528.com)

表10-14 中国女性身高分布

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图10-51 中国第95百分位男性和第5百分位女性的驾驶区布置

综合这些因素,目前我国客车的驾驶椅调节量大约是前后200mm、上下180mm是合适的。

以上是按SAE标准给定的H点方程来推断的驾驶椅行程,我们可称之为解析法。另一种方法是用标准人体模板来求得驾驶椅的工作行程,即作图法。

我们不妨先用作图法来检验SAE解析法的结论。图10-51所示是用中国第95百分位男性人体模板和第5百分位女性人体模板按图10-50的结果做出的四个极限位置的驾驶员坐姿。直观的感觉是没有一个坐姿是舒服的!踝关节角度太小,而且前后两个极限位置的转向盘调节量过大,这在转向盘的结构上是不能接受的。如果不调节转向盘而整体移动踏板和驾驶员椅,这在乘客乘坐空间的布置上也是不能接受的。

问题的关键是如何定义客车驾驶员的最舒服坐姿。

乘用车驾驶员的舒服坐姿已研究得相当成熟,而且也有很多参考资料可以利用。而客车在这方面的研究几乎是空白。

客车的驾驶姿势同乘用车的驾驶姿势有着很大的差别,这导致我们无法完全套用乘用车的结论。

但有一点是共通的,即脚与加速踏板的作用姿态决定了驾驶员的坐姿:最适宜的姿势是右脚很自然地放在加速踏板上,即踝关节角度接近90°。

客车驾驶员的坐姿不同于乘用车驾驶员的最大特点是躯干后倾角小,大腿接近水平。

图10-52所示是用中国50%人体H点样板做出的乘用车驾驶员和大客车驾驶员最适宜坐姿,图中各角度见表10-15。

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图10-52 乘用车驾驶员和大客车驾驶员最适宜坐姿

表10-15 乘用车驾驶员和大客车驾驶员最适宜坐姿的角度范围

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因此,我们现在对大客车的加速踏板也有了明确的技术要求:在自由状态下其踏板的安装角度不能太大,相对于驾驶区地板的角度不能大于40°。且根据人体踝关节的生理特点,踏板行程最好不大于20°,以15°为最佳。

图10-53是两个安装角较小的加速踏板,图10-54是采用图10-53中的第二种踏板、按95百分位和女性1550mm身高两种H点样板做出的两个极限驾驶员H点布置。

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图10-53 两种安装角较小的加速踏板

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图10-54 按第95百分位男性和女性1550mm身高两个极限的驾驶员H点布置

至此,我们的最终结论是:

①第95百分位男性的H点就是驾驶椅的最后位置,它距BOF点850mm。

②身高1550mm女性的H点就是驾驶椅的最前位置,它距BOF点750mm。

那么驾驶椅的调节行程是:

前后方向:850mm-750mm=100mm。

上下方向:485mm-433mm=52mm。

对于客车驾驶区的设计,正确的做法是:

①固化转向盘及其管柱、加速踏板、制动踏板、离合这四件为一组件,即操纵件模块。

②做出驾驶员相对于该操纵件模块的最后位置。

为了增大乘客区尺寸,就是要尽可能地使操纵件模块前移,这取决于造型曲线和刮水器的结构型式,即其前面到底还有多大空间可用。

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