CN105354383B - 一种汽车换挡杆前后位置的确定方法 - Google Patents

一种汽车换挡杆前后位置的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种汽车换挡杆前后位置的确定方法。所述方法的具体实施方式包括：获得汽车的H30值和R点坐标值；按预设的第一坐标公式和第二坐标公式，获得分别表示驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的第一坐标和第二坐标；将以第一坐标为圆心，以预设的人体手臂长度为半径的第一球面上车前方向预设第一范围内的部分球面确定为前极限控制面，将以第二坐标为圆心，以预设的人体小臂长度为半径的第二球面上车前方向预设第二范围内的部分球面确定为后极限控制面；确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间的位置。本发明实施例以驾驶员的实际情况为参考来确定换挡杆的位置，能够减少驾驶员在驾驶过程中的疲劳感。

Description

一种汽车换挡杆前后位置的确定方法
技术领域
本发明涉及汽车换挡机构设计领域，特别涉及一种汽车换挡杆前后位置的确定方法。
背景技术
现代乘用车换挡机构形式多样，有怀挡、拨片换挡、电子换挡、杆式换挡等形式。目前，大多数车型仍采用杆式换挡机构，该结构采用机械传动，简单可靠，故障率低，成本低。对于采用杆式换挡机构的车辆，在行驶过程中驾驶员需要频繁操作换挡杆，因此其相对于驾驶员的位置极其重要。
现有技术中，常常根据以往经验来确定换挡杆的位置，没有考虑到驾驶员的实际情况。这样不可避免地会出现换挡杆相对于驾驶员靠前或者靠后，以致加重驾驶员的疲劳感。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种汽车换挡杆前后位置的确定方法，能够以驾驶员的实际情况为参考来确定换挡杆的位置，减少驾驶员在驾驶过程中的疲劳感。
为了达到上述目的，本发明实施例公开了一种汽车换挡杆前后位置的确定方法，包括步骤：
获得汽车的H30值和R点坐标值；H30值为驾驶员踵点与R点的垂直距离；R点为三维人体模型放置在座椅上时的H点位置，其中，H点为三维人体模型的躯干线与大腿线的交点；
按预设的表示驾驶员肩部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第一坐标公式，和预设的表示驾驶员肘部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第二坐标公式，获得表示驾驶员肩部旋转点位置的第一坐标和表示驾驶员肘部旋转点位置的第二坐标；所述的第一坐标公式和第二坐标公式，是根据从人机验证平台获得的H30值、R点坐标值、实测的驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的统计结果获得的；
获得以所述第一坐标为圆心，以预设的人体手臂长度为半径的第一球面，和以所述第二坐标为圆心，以预设的人体小臂长度为半径的第二球面；
将第一球面上车前方向预设第一范围内的部分球面确定为前极限控制面，将第二球面上车前方向预设第二范围内的部分球面确定为后极限控制面；
确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间的位置。
较佳的，所述第一坐标公式为：
X1＝t1*(H30)2-t2*H30+a
Y1＝Ry±b
Z1＝t3*H30+c
所述第二坐标公式为：
X2＝X1+d
Y2＝Ry±e
Z2＝Z1-f
其中，X1、Y1、Z1为所述第一坐标；X2、Y2、Z2为所述第二坐标；Ry为R点的Y坐标绝对值；t1、t2、t3、a、b、c、d、e和f为根据所述统计结果获得的多个常数值。
较佳的，所述的t1取值范围为-0.009～0；所述的t2取值范围为0.05～0.93；所述的t3取值范围为0.2～1.4；所述的a取值范围为1100～1300mm；所述的b取值范围为120～160mm；所述的c取值范围为200～600mm；所述的d取值范围为30～40mm；所述的e取值范围为100～300mm；所述的f取值范围为140～160mm。
较佳的，所述第一坐标公式和第二坐标公式通过如下方法获得：
采用指定标准中规定的假人作为驾驶员，在人机验证平台上进行实际测量，分别测量出在不同H30值、不同R点坐标的多种情况下，驾驶员的肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标；获得H30值、R点坐标值、实测的驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标的统计结果；
根据驾驶员的肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标的统计结果，分别绘制出肩部旋转点和肘部旋转点的X坐标、Y坐标和Z坐标与H30值或R点坐标值关系的坐标曲线；
对绘制的坐标曲线进行曲线拟合，获得所述第一坐标公式、第二坐标公式和多个常数值。
较佳的，所述预设第一范围内的部分球面为：
以过驾驶员肩部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向上和向下各30°的区域，以及以过驾驶员肩部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向左10°和向右40°的区域所对应的部分球面；
所述预设第二范围内的部分球面为：
以过驾驶员肘部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向上和向下各30°的区域，以及以过驾驶员肘部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向左10°和向右40°的区域所对应的部分球面。
较佳的，所述预设的人体手臂长度为600mm～700mm之间；所述预设的人体小臂长度为300mm～450mm之间。
较佳的，所述确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间的位置，包括：
确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间，与两个极限控制面距离相等的位置。
由上述技术方案可见，本发明实施例是在获取驾驶员位于正常驾驶位置时的H30值和R点坐标值情况下，将这些参数代入驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点坐标公式，获得驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点坐标，并分别以这两个坐标点为原点，以预设的人体手臂长度和小臂长度为半径作两个球面，从两个球面上确定出换挡杆的前极限控制面和后极限控制面，将换挡杆确定在前极限控制面和后极限控制面之间。也就是说，在确定换挡杆的前后位置时，考虑了驾驶员的实际情况。这样，尽可能地避免了换挡杆的位置相对于驾驶员靠前或者靠后，从而减轻了由此导致的驾驶员的疲劳感。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种汽车换挡杆前后位置的确定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种汽车换挡杆前后极限控制面的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种汽车换挡杆前后位置的确定方法。在该方案中，首先需要获得汽车的H30值和R点坐标值；H30值为驾驶员踵点与R点的垂直距离；R点为三维人体模型放置在座椅上时的H点位置，其中，H点为三维人体模型的躯干线与大腿线的交点。
其次，按预设的表示驾驶员肩部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第一坐标公式，和预设的表示驾驶员肘部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第二坐标公式，获得表示驾驶员肩部旋转点位置的第一坐标和表示驾驶员肘部旋转点位置的第二坐标；所述的第一坐标公式和第二坐标公式，是根据从人机验证平台获得的H30值、R点坐标值、实测的驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的统计结果获得的。
再次，获得以所述第一坐标为圆心，以预设的人体手臂长度为半径的第一球面，和以所述第二坐标为圆心，以预设的人体小臂长度为半径的第二球面。
然后，将第一球面上车前方向预设第一范围内的部分球面确定为前极限控制面，将第二球面上车前方向预设第二范围内的部分球面确定为后极限控制面。
最后，确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间的位置。
下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种汽车换挡杆前后位置的确定方法的流程图，包括如下步骤：
步骤S101：获得汽车的H30值和R点坐标值；
H30值为驾驶员踵点与R点的垂直距离；R点为三维人体模型放置在座椅上时的H点位置，其中，H点为三维人体模型的躯干线与大腿线的交点。
H30和R点位置如图2所示。
步骤S102：按预设的表示驾驶员肩部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第一坐标公式，和预设的表示驾驶员肘部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第二坐标公式，获得表示驾驶员肩部旋转点位置的第一坐标和表示驾驶员肘部旋转点位置的第二坐标；
驾驶员肩部旋转点位置如图2中位置1所示，驾驶员肘部旋转点位置如图2中位置2所示。
所述的第一坐标公式和第二坐标公式，是根据从人机验证平台获得的H30值、R点坐标值、实测的驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的统计结果获得的。
实际应用中，所述第一坐标公式可以为：
X1＝t1*(H30)2-t2*H30+a
Y1＝Ry±b
Z1＝t3*H30+c
所述第二坐标公式可以为：
X2＝X1+d
Y2＝Ry±e
Z2＝Z1-f
其中，X1、Y1、Z1为所述第一坐标；X2、Y2、Z2为所述第二坐标；Ry为R点的Y坐标绝对值；t1、t2、t3、a、b、c、d、e和f为根据所述统计结果获得的多个常数值。所有坐标值均以车身坐标系为参考。
其中，所述的t1取值范围为-0.009～0；所述的t2取值范围为0.05～0.93；所述的t3取值范围为0.2～1.4；所述的a取值范围为1100～1300mm；所述的b取值范围为120～160mm；所述的c取值范围为200～600mm；所述的d取值范围为30～40mm；所述的e取值范围为100～300mm；所述的f取值范围为140～160mm。
例如，t1可以取-0.006，t2可以取0.39，t3可以取0.8，a可以取1200mm，b可以取140mm，c可以取400mm，d可以取35mm，e可以取200mm，f可以取150mm。
这样，所述第一坐标公式可以为：
X1＝-0.006*(H30)2-0.39*H30+1200
Y1＝Ry±140
Z1＝0.8*H30+400
所述第二坐标公式可以为：
X2＝X1+35
Y2＝Ry±200
Z2＝Z1-150
具体的，所述第一坐标公式和第二坐标公式可以通过如下方法获得：
采用指定标准中规定的假人作为驾驶员，在人机验证平台上进行实际测量，分别测量出在不同H30值、不同R点坐标的多种情况下，驾驶员的肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标；获得H30值、R点坐标值、实测的驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标的统计结果；
根据驾驶员的肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标的统计结果，分别绘制出肩部旋转点和肘部旋转点的X坐标、Y坐标和Z坐标与H30值或R点坐标值关系的坐标曲线；
对绘制的坐标曲线进行曲线拟合，获得所述第一坐标公式、第二坐标公式和多个常数值。
在实际应用中，所述指定标准为SAE J 826。
步骤S103：获得以所述第一坐标为圆心，以预设的人体手臂长度为半径的第一球面，和以所述第二坐标为圆心，以预设的人体小臂长度为半径的第二球面。
根据统计的结果，所述预设的人体手臂长度可以为600mm～700mm之间；所述预设的人体小臂长度可以为300mm～450mm之间。
步骤S104：将第一球面上车前方向预设第一范围内的部分球面确定为前极限控制面，将第二球面上车前方向预设第二范围内的部分球面确定为后极限控制面。
前极限控制面的位置和后极限控制面的位置如图2所示。
实际应用中，所述预设第一范围内的部分球面可以为：
以过驾驶员肩部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向上和向下各30°的区域，以及以过驾驶员肩部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向左10°和向右40°的区域所对应的部分球面；
所述预设第二范围内的部分球面为：
以过驾驶员肘部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向上和向下各30°的区域，以及以过驾驶员肘部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向左10°和向右40°的区域所对应的部分球面。
可以理解的是，上述区域范围是较佳的范围，实际应用中，这个区域范围可以有一定的误差，例如：1°～10°左右的误差。
步骤S105：确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间的位置。
具体地，可以将所述前极限控制面和后极限控制面之间，与两个面距离相等的位置确定为换挡杆的位置。当然，将换挡杆位置确定在前极限控制面和后极限控制面之间的其他位置也是可以的。
由上述的实施例可见，本发明实施例提供的这种汽车换挡杆前后位置的确定方法，根据驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点坐标公式以及人体手臂和小臂长度，确定出换挡杆的前极限控制面和后极限控制面，将换挡杆位置确定在前极限控制面和后极限控制面之间，也就是说以驾驶员的实际情况为参考来确定换挡杆的位置，能够减少驾驶员在驾驶过程中的疲劳感。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解，上述实施方式中的全部或部分步骤是能够通过程序指令相关的硬件来完成的，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中。这里所称存储介质，是指ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种汽车换挡杆前后位置的确定方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
获得汽车的H30值和R点坐标值；H30值为驾驶员踵点与R点的垂直距离；R点为三维人体模型放置在座椅上时的H点位置，其中，H点为三维人体模型的躯干线与大腿线的交点；
按预设的表示驾驶员肩部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第一坐标公式，和预设的表示驾驶员肘部旋转点与H30值和R点坐标值之间数学关系的第二坐标公式，获得表示驾驶员肩部旋转点位置的第一坐标和表示驾驶员肘部旋转点位置的第二坐标；所述的第一坐标公式和第二坐标公式，是根据从人机验证平台获得的H30值、R点坐标值、实测的驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的统计结果获得的；
获得以所述第一坐标为圆心，以预设的人体手臂长度为半径的第一球面，和以所述第二坐标为圆心，以预设的人体小臂长度为半径的第二球面；
将第一球面上车前方向预设第一范围内的部分球面确定为前极限控制面，将第二球面上车前方向预设第二范围内的部分球面确定为后极限控制面；
确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一坐标公式为：
X1＝t1*(H30)2-t2*H30+a
Y1＝Ry±b
Z1＝t3*H30+c
所述第二坐标公式为：
X2＝X1+d
Y2＝Ry±e
Z2＝Z1-f
其中，X1、Y1、Z1为所述第一坐标；X2、Y2、Z2为所述第二坐标；Ry为R点的Y坐标绝对值；t1、t2、t3、a、b、c、d、e和f为根据所述统计结果获得的多个常数值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述的t1取值范围为-0.009～0；所述的t2取值范围为0.05～0.93；所述的t3取值范围为0.2～1.4；所述的a取值范围为1100～1300mm；所述的b取值范围为120～160mm；所述的c取值范围为200～600mm；所述的d取值范围为30～40mm；所述的e取值范围为100～300mm；所述的f取值范围为140～160mm。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一坐标公式和第二坐标公式通过如下方法获得：
采用指定标准中规定的假人作为驾驶员，在人机验证平台上进行实际测量，分别测量出在不同H30值、不同R点坐标的多种情况下，驾驶员的肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标；获得H30值、R点坐标值、实测的驾驶员肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标的统计结果；
根据驾驶员的肩部旋转点和肘部旋转点位置的三维坐标的统计结果，分别绘制出肩部旋转点和肘部旋转点的X坐标、Y坐标和Z坐标与H30值或R点坐标值关系的坐标曲线；
对绘制的坐标曲线进行曲线拟合，获得所述第一坐标公式、第二坐标公式和多个常数值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述预设第一范围内的部分球面为：
以过驾驶员肩部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向上和向下各30°的区域，以及以过驾驶员肩部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向左10°和向右40°的区域所对应的部分球面；
所述预设第二范围内的部分球面为：
以过驾驶员肘部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向上和向下各30°的区域，以及以过驾驶员肘部旋转点到车前方向的水平线为界限，水平线向左10°和向右40°的区域所对应的部分球面。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述预设的人体手臂长度为600mm～700mm之间；所述预设的人体小臂长度为300mm～450mm之间。
7.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间的位置，包括：
确定换挡杆位于所述前极限控制面和后极限控制面之间，与两个极限控制面距离相等的位置。
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Legal Events

Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
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PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
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Denomination of invention: Determination method for anteroposterior position of gear shift lever of vehicle

Effective date of registration: 20190513

Granted publication date: 20180713

Pledgee: Suzhou Trust Co., Ltd.

Pledgor: BEIJING CHANGCHENG HUAGUAN AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO., LTD.

Registration number: 2019990000418