基于HPM-Ⅱ的汽車駕駛員座椅H點位置的測量

程新華，安劍英

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基于HPM-Ⅱ的汽車駕駛員座椅H點位置的測量

程新華，安劍英

（深圳市雷普諾科技發展有限公司，廣東 深圳 518000）

H點指的是人體的大腿與軀干的旋轉中心，在新型三維H點裝置中指座板與背板的連接中心。汽車座椅的H點位置對于車輛內部結構關鍵參考點及空間尺寸的確定有很大影響，并直接影響R點位置的確定和車輛乘坐的安全度與舒適度。在汽車碰撞試驗中，汽車碰撞仿真分析所使用的測量假人的背板總成與座板總成也在H點進行鉸接，座椅H點位置的確定是正確安裝假人的前提。因此，能夠更加正確且方便地標記汽車座椅H點位置的新型三維H點裝置（HPM-Ⅱ）的正確使用便顯得尤為重要。

H點；新型三維H點裝置；HPM-Ⅱ

前言

在汽車產品的研發與實驗中，H點裝置的作用是用以建立與確定汽車內部基準點以及汽車乘員空間尺寸，同時，這些重要的基準點的分布位置及其物理尺寸均須在審核時通過H點裝置得到驗證[1]。另一方面，在汽車座椅產品的研發與驗證方面，將H點裝置所得到的座椅實際H點位置及軀干角等相關關鍵尺寸同汽車制造廠商的參考點和設計尺寸進行比較，可使得座椅設計更加可靠與完善。

H點測量裝置需要符合一定的標準來更加精確可靠地進行H點位置的確定。ISO在1999年發布了采用SAE J826三維H點裝置（HPM-Ⅰ）的標準ISO 6549-1999 《Road Vehicle- procedure for H-and R-point determination》（道路車輛確定H點和R點的程序），后由于一代H點測量裝置自身操作繁瑣，測量過程不夠便捷的局限性，SAE（美國機動車工程師協會）對其進行了改進，研發并公布了新型三維H點裝置（HPM-Ⅱ），同時發布了SAE J4002。因此ISO以上述該標準為基礎，發布了新的標準ISO 20176-2006，為了與國際標準協調，我國目前也對相關標準進行了修訂，發布了GB/T11563.2-XX XX以及GB/T29120-2012以更好地對H點位置的確定進行指導。

隨著科學技術的不斷發展與進步，對汽車座椅實際H點位置的確定與測量也需要變得更加準確與方便，很多學者對H點測量裝置進行了廣泛的研究。梁雪敏研究了將關節臂式坐標測量機應用于三維H點裝置的測量中，并給出了具體的測量方案和注意事項[2]；方正等比較了第一代三維H點裝置與第二代三維H點裝置測量結果的不同，總結了為設備工程師給出的參考與建議[3]；陳錫林等研究了利用便捷式三坐標測量機對三維H點裝置（HPM-Ⅰ）進行測量與尺寸校準，同時給出了該方法中所使用到的輔助夾具的設計構想以及具體的校準方法[4]；周勇等研究了利用一代三維H點測量裝置對座椅的H點位置進行確定與測量，并總結出了具體的操作步驟[5]。然而，大多數的學者的研究對象都是一代三維H點測量裝置，而對新型三維H點裝置在座椅H點位置的研究卻較少。本文利用新型三維H點裝置以替代一代H點裝置對符合測量要求的汽車座椅進行實際H點位置的測量，比較并得出改進后的新型三維H點裝置的優越性，總結測量過程的具體步驟與注意事項，以保證假人能夠被合理且正確地安裝在座椅上，以期提高汽車碰撞試驗數據的可信度與準確性。

1 測量裝置

新型三維H點裝置（以下簡稱HPM-Ⅱ）是一種能模擬成年男子乘坐人體輪廓的裝置，用于測量汽車座椅實際H點位置及軀干角和其他參考數值[6]。可用于確定汽車內部關鍵基準點和部分空間尺寸，一定程度上影響汽車駕駛與乘坐時的舒適度和安全度，正確測量汽車座椅的H點是汽車碰撞試驗與相關汽車產品設計等的基礎[7]。因此，使用準確可靠的三維H點測量裝置進行相關的測量便顯得至關重要。HPM-Ⅱ所對應的發布標準是SAE J4002-2010，GB/T11563.2-XX XX和GB/T29120-2012，這些標準現已替代了GB/T11563- 1995和ISO 6549-1980，可以預見今后汽車試驗與相關產品的設計均會以新標準為依據。

HPM-Ⅱ主要由頭部空間裝置，背板總成，座板總成，鞋總成，大腿，小腿，LSP標尺，配重塊（背部重塊，骨盆重塊，大腿重塊）等部分構成（見圖 1）。該裝置的背板與座板均是由全金屬材料所構成，分別代表著成年男子平均背部與臀部的輪廓，用以模擬人體的軀干及大腿，并在H點位置進行機械地鉸接。各姿態角包括大腿角，軀干角和坐墊角等可以使用電子水平儀（角度儀）在裝置的六個角度測量臺上進行測量。小腿通過膝部樞軸安裝槽和鎖止襯套鉸接到大腿膝部樞軸桿，裝置在該鉸接處配備有膝部量角器用以確定膝部角。通過調節鎖止襯套，小腿可固定在膝部樞軸桿的適當位置，其實際值可通過小腿側向位置標尺進行確定。大腿安裝叉通過H點桿固定于座板總成。踝部角可通過鞋總成上的標尺直接測量，但須注意，其測量是從赤腳肌肉線而非鞋底線開始的。大腿等各部位重塊裝配于其對應部位的重心位置，以模擬72.69kg的成年男子對汽車座椅的造成的實際壓力，應確保HPM-Ⅱ各個關節可靈活活動且并無明顯摩擦阻力。

HPM-Ⅱ較HPM-Ⅰ有了較多方面的改進。裝置在使用上變得更加便捷，并適當增加了部分附加部件以增強裝置的測量能力，同時避免了對基準點及其他測量值產生影響。另外，裝置的座板，背板，鞋，大腿及小腿是完全可分離的，也即裝置在不安裝腿時也可確定H點的位置，因此簡化了操作員的操作流程[8]。另外裝置通過建立一個新的踏板基準點（PRP），不僅使得裝置具備更優良的適用性和便捷性，也改進了鞋具及其安放程序，更加滿足了人體工學的要求[9]。坐墊可在大腿未被安裝的情況下獨立地進行坐墊角等數值的測量。裝置能夠與曲面式汽車座椅更好地貼合并能夠提供腰部支撐突出量（LSP標尺）這一表示座椅靠背支撐腰椎突出量的新的測量量，更為方便并且直觀。

圖1 新型三維H點裝置

2 測量方法及過程

本文介紹了某款現代轎車正撞試驗前使用HPM-Ⅱ裝置進行汽車座椅H點位置測量的過程，裝置設備及各項準備均符合現行標準的要求。H點的標記與測量具體步驟如下：

（1）車輛和座椅的準備：車輛按照制造廠的規定進行預處理，將其放置在10℃-30℃的環境之中，確保座椅材料達到室溫。

（2）調節座椅至設計值。

（3）將符合相關標準的棉布鋪在座椅及靠背的表面，以避免HPM-Ⅱ裝置直接接觸到座椅的座板及其靠背。

（4）安放腿和鞋具：標記加速踏板中心線，安放鞋固定裝置，安放鞋具，鞋具進行干涉處理，腿部安放。

圖2 安放完成的新型三維H點裝置

（5）安放HPM-II座板和背板總成：調節座板使其中心與座椅中心重合，將位于背板底部的H點鉸接軸安放在座板的H點支撐座上，解鎖軀干鉸接結構。參考座板的氣泡水平儀，在座椅上抖動并調節HPM-II，使其側向水平，確保HPM-II與座椅靠背穩定接觸（見圖2）。

圖3 重塊加載完成后的新型三維H點裝置

加載HPM-II：將軀干鉸接機構解鎖，由H點向外及向上的方向依次加載重塊，應避免裝置發生位置移動，傾倒及脫離座椅。在每輪重塊加載之前，應通過彈簧在適當載荷施加點處加載探頭，并用89N的力在不使得彈簧過載的前提下沖擊探頭，以確保HPM-Ⅱ始終嵌于座椅中（見圖3）。

（7）將安放好的HPM-II在座椅上放置5min。

（8）記錄測量值。

3 總結

利用改進后的新型三維H點裝置可以對汽車座椅的實際H點位置進行更加準確與方便的測量與標記，很大程度上簡化了其測量步驟。而H點位置的正確確定對于測量假人的正確安裝有著至關重要的影響，是假人裝拆的基礎和依據，同時也為試驗數據的準確度及可靠度提供了保證。

[1] GB/T11563.2-XXXX H點確定程序和H點裝置,第二部分,道路車輛-H點裝置HPM-Ⅱ-H點確定程序和技術要求.

[2] 梁雪敏.關節臂式坐標測量機在三維H點裝置測量中的應用[J]. 中國戰略新興產業,2017年第40期.

[3] 方正,趙清江.第一代三維H點裝置與第二代三維H點裝置測量結果的比較 [C].The 14th International Forum of Automotive Traffic Safety,2017年12月,湖南長沙.

[4] 陳錫林,朱凱捷,周新良.測量用三維H點裝置的尺寸校準技術研究[J].北京汽車,2012年第5期.

[5] 周勇,馬國清,楊震,李楊.汽車駕駛員座椅H點位置的測量[J].汽車實用技術,2015年第1期.

[6] GB/T29120-2012 H點和R點確定程序.

[7] 陳錫林,朱凱捷,陳星.新型三維H點裝置（HPM-II）尺寸的現場檢測[J].工業計量,2015年第25卷第4期.

[8] 陳星,朱春嵩.新型三維H點裝置（HPM-II）的研制[J].工業計量, 2015年第25卷第3期.

[9] 溫吾凡.汽車人體工程學[M].吉林科學技術出版社.

Measurement of the H-point position of the driver's seat

Cheng Xinhua, An Jianying

( Shenzhen Repno Technology Development Co., Ltd., Guangdong Shenzhen 518000 )

H point refers to the center of rotation of the thigh and torso of the human body. In the new three-dimensional H-point device, the connection center between the seat plate and the back plate is used. The H-point position of the car seat has a great influence on the determination of the key reference point and space size of the internal structure of the vehicle, and directly affects the determination of the position of the R point and the safety and comfort of the vehicle. In the car crash test, the back panel assembly and the seat plate assembly of the measuring dummy used in the car crash simulation analysis are also hinged at point H, and the determination of the position of the seat H point is a prerequisite for the correct installation of the dummy. Therefore, the correct use of the new three-dimensional H-point device (HPM-II), which can more accurately and conveniently mark the H-point position of the car seat, is particularly important.

H point; new three-dimensional H-point device; HPM-II

U461.4

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程新華，高級工程師，就職于深圳市雷普諾科技發展有限公司，從事汽車碰撞安全研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.033