CN112131654B - 车内头部空间验证装置和验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车内头部空间验证装置和验证方法。其中的验证装置包括框架、顶棚以及多个调节组件，每个调节组件均具有第一端和第二端，每个调节组件的第一端均固定地安装在框架上，且每个调节组件的第一端位于同一第一平面上，每个调节组件的第二端可控制的伸缩设置，顶棚连接在多个调节组件的伸缩端上。本发明通过控制验证装置的各个调节组件的第二端的位置，以使各个调节组件的第二端位于第二曲面上，该第二曲面和目标车型的顶棚的第一曲面的高度以及形状相一致，进而可使位于调节组件的第二端的顶棚模拟目标车型的顶棚。本发明可适用于所有开发项目、所有车型方案的头部空间验证。

Description

车内头部空间验证装置和验证方法

技术领域

本发明属于车辆人机工程技术领域，尤其涉及一种车内头部空间验证装置和验证方法。

背景技术

在汽车开发项目中，车内的乘坐空间，特别是头部空间是汽车性能设计的一项核心参数，是汽车体现产品竞争力的重要指标，是用户非常重要的关注点，甚至可以毫不夸张地说，用户可能因为头部空间的好坏直接决定购买或放弃某辆车型。

目前汽车设计的项目开发，是基于目标的设计开发，在数据阶段往往是根据已有的人体数据库进行设计，而中国人体数据库是GB1000-1988，是三十多年前的数据，以此来设计显然不合时宜；而如果借助于国外人体数据库来设计，因为国外人体和中国人体差异过大，也不合理；更有多篇论文研究表示：中国人虽然平均身高低于欧美人体，但由于身材比例关系，上身较长，所以实际上往往中国人对后排头部乘坐空间有着更为严格的诉求。

综上所述，目前汽车的前期设计阶段，往往没有足够科学和严谨的理论数据来支持设计，而如果到汽车后期试制阶段来进行实物摸底和验证，又存在滞后，因为如果一旦不合适，会带来模具的变更和项目周期的延迟，代价无法承受。

现有技术中，在汽车项目前期设计阶段验证头部空间的主流方法是：试制快速样件然后验证，但是开发项目众多，并且往往一个项目会存在多个设计方案，一一试制并逐个验证，经济效益极差且效率很低。

所以，在汽车的前期设计阶段，建立一套适应于所有开发项目、所有车型方案的头部空间验证装置，以提前对目标用户进行评价确认，就显得至关重要且意义重大。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供车内头部空间验证装置和验证方法，以适用于所有开发项目、所有车型方案的头部空间验证。

本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种车内头部空间验证装置，所述验证装置包括框架、顶棚以及多个调节组件，其中：每个所述调节组件均具有第一端和第二端，每个所述调节组件的第一端均固定地安装在所述框架上，且每个所述调节组件的第一端位于同一第一平面上，每个所述调节组件的第二端可控制的伸缩设置，所述顶棚连接在多个所述调节组件的伸缩端上。

进一步地，所述框架包括第一固定块、第二固定块以及多个连接立柱，所述第一固定块和所述第二固定块相对设置，所述第一固定块和所述第二固定块通过多个所述连接立柱连接。

进一步地，多个所述连接立柱分别设置在所述第一固定块和所述第二固定块的边缘处。

进一步地，所述调节组件包括电机、滚珠丝杠和调节杆，所述电机、所述滚珠丝杠以及所述调节杆一一对应设置，其中：

所述电机固定设置在所述第一固定块的顶部，所述电机为对应的所述调节组件的第一端；

所述滚珠丝杠的一端连接在对应的所述电机的输出端上，所述滚珠丝杠的另一端穿过所述第一固定块；

所述调节杆的一端连接在对应的所述滚珠丝杠的输出端上，所述调节杆的另一端活动穿过所述第二固定块，所述调节杆的另一端为所述调节组件的第二端。

进一步地，所述调节杆另一端设置有凹槽，每个所述调节杆的另一端内对应嵌设有磁铁，所述顶棚可吸附在多个所述调节杆的所述磁铁上。

优选地，所述顶棚为柔性布。

进一步地，所述验证装置还包括：

信息转化单元，所述信息转化单元获取初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点的竖向距离，并根据目标车型的顶棚对应各个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点之间的竖向距离确定各个调节组件的电机的调节量，并根据确定的各个调节组件的电机的调节量、电机每秒内所旋转的圈数以及滚珠丝杠的螺距参数确定各个调节组件的电机的通电时间；

时间控制单元，所述时间控制单元用于接收信息转化单元确定的各个调节组件的电机的通电时间，并驱动各个调节组件的电机工作。

另一方面，本发明还提供了一种车内头部空间验证方法，所述验证方法包括：

提供上述验证装置，将所提供的验证装置固定在乘坐座椅上方，初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端均位于同一第二平面上，所述第二平面为水平面，所述第二平面与坐在乘坐座椅的人体模特的头顶相切；

目标车型的顶棚具有第一曲面，根据所述目标车型的顶棚和人体模特上的基准点之间的竖向距离，控制各个所述调节组件的第二端伸缩，使各个所述调节组件的第二端位于第二曲面上，所述第一曲面和所述第一曲面的高度以及形状相一致；

组织目标人群坐在乘坐座椅上，进行目标车型的顶棚评价。

还有，本发明还提供了一种车内头部空间验证方法，所述验证方法包括：

提供上述验证装置，将所提供的验证装置固定在乘坐座椅上方，初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端均位于同一第二平面上，所述第二平面为水平面，所述第二平面与坐在乘坐座椅的人体模特的头顶相切，并记录初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点的竖向距离分别为h1、h2、h3……hn，n为调节组件的序号；

目标车型的顶棚具有第一曲面，根据所述目标车型的顶棚和人体模特上的基准点之间的竖向距离，控制各个所述调节组件的第二端伸缩，使各个所述调节组件的第二端位于第二曲面上，所述第一曲面和所述第一曲面的高度以及形状相一致，具体包括：

所述目标车型的顶棚对应各个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点之间的竖向距离记录为h1’、h2’、h3’……hn’，n为调节组件的序号；

确定各个调节组件的电机的调节量分别为h1’-h1、h2’-h2、h3’-h3……hn’-hn，n为调节组件的序号；

确定各个调节组件的电机的通电时间分别为(h1’-h1)/md、(h2’-h2)/md、(h3’-h3)/md……(hn’-hn)/md，n为调节组件的序号，m为电机每秒内所旋转的圈数，d为滚珠丝杠的螺距参数；

根据确定的各个调节组件的电机的通电时间，操作各个调节组件的电机，使各个所述调节组件的第二端位于第二曲面上；

组织目标人群坐在乘坐座椅上，进行目标车型的顶棚评价。

可选地，所述人体模特上的基准点为乘坐基准点R点。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种车内头部空间验证装置和验证方法，通过控制验证装置的各个调节组件的第二端的位置，以使各个调节组件的第二端位于第二曲面上，该第二曲面和目标车型的顶棚的第一曲面的高度以及形状相一致，进而可使位于调节组件的第二端的顶棚模拟目标车型的顶棚。

本发明中的调节组件的第二端的位置可以根据目标车型的顶棚进行调节，因此，可适用于所有开发项目、所有车型方案的头部空间验证，以提前对目标用户进行评价确认，直至找到最优设计方案，以提升工作效率，并能保证车内空间的产品竞争力，具有很好的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本实施例的一种车内头部空间验证装置的结构示意图；

图2为图1中的框架的结构示意图；

图3为图1中的调节组件在图2所示的框架上的安装示意图；

图4为本实施例的车内头部空间验证装置使用状态示意图；

图5为验证装置处于初始状态的示意图；

图6为验证装置处于验证状态的示意图。

附图中：

1-框架，2-顶棚，101-第一固定块，102-第二固定块，103-连接立柱，104-第一安装孔，105-第二安装孔，3-调节组件，301-电机，302-滚珠丝杠，303-调节杆，4-磁铁，5-信息转化单元，6-时间控制单元，7-乘坐座椅，8-人体模特。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

为了适用于所有开发项目、所有车型方案的头部空间验证，本实施例设计了一种车内头部空间验证装置和验证方法。

首先，本实施例公开了一种车内头部空间验证装置。

图1为本实施例的一种车内头部空间验证装置的结构示意图，结合图1，本实施例的验证装置包括框架1、顶棚2以及多个调节组件3，其中：每个调节组件3均具有第一端和第二端，每个调节组件3的第一端均固定地安装在框架1上，且每个调节组件3的第一端位于同一第一平面上，每个调节组件3的第二端可控制的伸缩设置，顶棚2连接在多个调节组件的伸缩端上。

图2为图1中的框架的结构示意图，结合图1以及图2，本实施例的框架1包括第一固定块101、第二固定块102以及多个连接立柱103，第一固定块101和第二固定块102相对设置，第一固定块101和第二固定块102通过多个连接立柱103连接。

结合图2，本实施例中，多个连接立柱103分别设置在第一固定块101和第二固定块102的边缘处，连接立柱103的两端可以采用焊接或者螺纹连接的方式安装在第一固定块101和第二固定块102上，本实施例对此不作限制。

结合图2，本实施例中，第一固定块101上间隔设置有多个第一安装孔104，而第二固定块102上间隔设置有多个第二安装孔105，第一安装孔104和第二安装孔105一一对应设置，第一安装孔104和对应的第二安装孔105同轴设置，且第一安装孔104的中心轴和连接立柱103的中心轴相平行设置。

图3为图1中的调节组件在图2所示的框架上的安装示意图，结合图1-图3，本实施例的调节组件3、第一安装孔104以及第二安装孔105一一对应设置，调节组件3包括电机301、滚珠丝杠302和调节杆303，电机301、滚珠丝杠302以及调节杆303一一对应设置，其中，电机301固定设置在第一固定块101的顶部，电机301为对应的调节组件3的第一端，滚珠丝杠302的一端连接在对应的电机301的输出端上，滚珠丝杠302的另一端可间隙穿过第一固定块101的第一安装孔104，调节杆303的一端连接在对应的滚珠丝杠302的输出端上，调节杆303的另一端活动穿过第二固定块102上对应的第二安装孔105，调节杆303的另一端为调节组件3的第二端，控制电机301转动，通过滚珠丝杠302的驱动，可带动调节杆303的另一端做伸缩运动。

本实施例的调节组件3需要知道的参数为电机301每秒所旋转的圈数为m，滚珠丝杠302螺距参数为d，由调节组件3的配合关系可知每秒钟内，调节杆303所产生的上下位移为md。

需要说明的是，本实施例中的调节组件3还可以采用其他直线运动机构，例如齿轮齿条机构、直线导轨等，本实施例对此不作限制。

结合图3，本实施例中，调节杆303另一端设置有凹槽，每个调节杆303的另一端内对应嵌设有磁铁4，顶棚2即可吸附在多个调节杆303的磁铁4上，因此，本实施例的顶棚2在多个调节杆303上的安装是可拆卸的安装方式，以方便后续验证的进行。

优选地，本实施例的顶棚2为柔性布，可产生一定程度的拉伸，使顶棚的模拟效果更加真实，且拆装方便。

进一步地，结合图1以及图3，本实施例的验证装置还包括信息转化单元5以及时间控制单元6，信息转化单元5获取初始状态下，验证装置的每个调节组件3的第二端和人体模特上的基准点的竖向距离，并根据目标车型的顶棚对应各个调节组件3的第二端和人体模特上的基准点之间的竖向距离确定各个调节组件3的电机301的调节量，并根据确定的各个调节组件3的电机301的调节量、电机301每秒内所旋转的圈数以及滚珠丝杠302的螺距参数确定各个调节组件3的电机301的通电时间；而时间控制单元6用于接收信息转化单元5确定的各个调节组件3的电机301的通电时间，并驱动各个调节组件3的电机301工作。

本实施例中，信息转化单元5、时间控制单元6以及各个调节组件3可通过线缆或者无线网络进行传输，本实施例对此不作限制。

基于上述车内头部空间验证装置，本实施例还提供了一种车内头部空间验证方法。

图4为本实施例的车内头部空间验证装置使用状态示意图，结合图4，本实施例的验证方法包括：

S1；提供验证装置，将所提供的验证装置固定在乘坐座椅7上方，初始状态下，验证装置的每个调节组件3的第二端均位于同一第二平面上，第二平面为水平面，第二平面与坐在乘坐座椅7的人体模特8的头顶相切，验证装置处于图5所示的初始状态。

具体地，本实施例中，验证装置可以通过支架固定在乘坐座椅7上方。

S2：目标车型的顶棚具有第一曲面，根据目标车型的顶棚和人体模特上的基准点之间的竖向距离，控制各个调节组件的第二端伸缩，使各个调节组件的第二端位于第二曲面上，第一曲面和第一曲面的高度以及形状相一致，验证装置处于图6所述的验证状态。

表1是验证方法中参数转化表，结合表1，在图3所示的调节组件的情况下，该步骤具体包括：

记录初始状态下，验证装置的每个调节组件3的第二端和人体模特8上的基准点的竖向距离分别为h1、h2、h3……hn，n为调节组件3的序号；

目标车型的顶棚对应各个调节组件3的第二端和人体模特8上的基准点之间的竖向距离记录为h1’、h2’、h3’……hn’，n为调节组件3的序号；

确定各个调节组件3的电机301的调节量分别为h1’-h1、h2’-h2、h3’-h3……hn’-hn，n为调节组件3的序号；

确定各个调节组件3的电机301的通电时间分别为(h1’-h1)/md、(h2’-h2)/md、(h3’-h3)/md……(hn’-hn)/md，n为调节组件3的序号，m为电机301每秒内所旋转的圈数，d为滚珠丝杠302的螺距参数；

根据确定的各个调节组件3的电机301的通电时间，操作各个调节组件3的电机301，使各个调节组件3的第二端位于第二曲面上。

表1

另外，此步骤中，位于调节组件3第二端的顶棚2可以在调节组件3的第二端调整完毕后，再安装到调节组件3第二端上，以提高精度。

S3：组织目标人群坐在乘坐座椅上，进行目标车型的顶棚评价。

本实施例中，人体模特上的基准点可为乘坐基准点R点。

本实施例所提供的一种车内头部空间验证装置和验证方法，通过控制验证装置的各个调节组件的第二端的位置，以使各个调节组件的第二端位于第二曲面上，该第二曲面和目标车型的顶棚的第一曲面的高度以及形状相一致，进而可使位于调节组件的第二端的顶棚模拟目标车型的顶棚。

本实施例中的调节组件的第二端的位置可以根据目标车型的顶棚进行调节，因此，可适用于所有开发项目、所有车型方案的头部空间验证，以提前对目标用户进行评价确认，直至找到最优设计方案，以提升工作效率，并能保证车内空间的产品竞争力，具有很好的实用价值。

需要说明的是，本实施例中，各个调节组件3的第二端可形成顶棚矩阵点，顶棚矩阵点设置越多、越密，其模拟出的头部空间的顶棚边界无限接近真实效果。

另外，本实施例不仅能用户车型开发中头部空间的模拟和验证，也可用于其他领域涉及人机工程的空间模拟和验证。

以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (8)

1.一种车内头部空间验证装置，其特征在于，所述验证装置包括框架、顶棚以及多个调节组件，其中：每个所述调节组件均具有第一端和第二端，每个所述调节组件的第一端均固定地安装在所述框架上，且每个所述调节组件的第一端位于同一第一平面上，每个所述调节组件的第二端可控制的伸缩设置，所述顶棚连接在多个所述调节组件的伸缩端上；

所述框架包括第一固定块、第二固定块以及多个连接立柱，所述第一固定块和所述第二固定块相对设置，所述第一固定块和所述第二固定块通过多个所述连接立柱连接；

所述调节组件包括电机、滚珠丝杠和调节杆，所述电机、所述滚珠丝杠以及所述调节杆一一对应设置，其中：

所述电机固定设置在所述第一固定块的顶部，所述电机为对应的所述调节组件的第一端；

所述滚珠丝杠的一端连接在对应的所述电机的输出端上，所述滚珠丝杠的另一端穿过所述第一固定块；

所述调节杆的一端连接在对应的所述滚珠丝杠的输出端上，所述调节杆的另一端活动穿过所述第二固定块，所述调节杆的另一端为所述调节组件的第二端。

2.根据权利要求1所述的车内头部空间验证装置，其特征在于，多个所述连接立柱分别设置在所述第一固定块和所述第二固定块的边缘处。

3.根据权利要求1所述的车内头部空间验证装置，其特征在于，所述调节杆另一端设置有凹槽，每个所述调节杆的另一端内对应嵌设有磁铁，所述顶棚可吸附在多个所述调节杆的所述磁铁上。

4.根据权利要求1所述的车内头部空间验证装置，其特征在于，所述顶棚为柔性布。

5.根据权利要求1所述的车内头部空间验证装置，其特征在于，所述验证装置还包括：

信息转化单元，所述信息转化单元获取初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点的竖向距离，并根据目标车型的顶棚对应各个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点之间的竖向距离确定各个调节组件的电机的调节量，并根据确定的各个调节组件的电机的调节量、电机每秒内所旋转的圈数以及滚珠丝杠的螺距参数确定各个调节组件的电机的通电时间；

时间控制单元，所述时间控制单元用于接收信息转化单元确定的各个调节组件的电机的通电时间，并驱动各个调节组件的电机工作。

6.一种车内头部空间验证方法，其特征在于，所述验证方法包括：

提供权利要求1所述的验证装置，将所提供的验证装置固定在乘坐座椅上方，初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端均位于同一第二平面上，所述第二平面为水平面，所述第二平面与坐在乘坐座椅的人体模特的头顶相切；

目标车型的顶棚具有第一曲面，根据所述目标车型的顶棚和人体模特上的基准点之间的竖向距离，控制各个所述调节组件的第二端伸缩，使各个所述调节组件的第二端位于第二曲面上，所述第一曲面和所述第一曲面的高度以及形状相一致；

组织目标人群坐在乘坐座椅上，进行目标车型的顶棚评价。

7.一种车内头部空间验证方法，其特征在于，所述验证方法包括：

提供权利要求1所述的验证装置，将所提供的验证装置固定在乘坐座椅上方，初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端均位于同一第二平面上，所述第二平面为水平面，所述第二平面与坐在乘坐座椅的人体模特的头顶相切，并记录初始状态下，所述验证装置的每个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点的竖向距离分别为h1、h2、h3……hn，n为调节组件的序号；

目标车型的顶棚具有第一曲面，根据所述目标车型的顶棚和人体模特上的基准点之间的竖向距离，控制各个所述调节组件的第二端伸缩，使各个所述调节组件的第二端位于第二曲面上，所述第一曲面和所述第一曲面的高度以及形状相一致，具体包括：

所述目标车型的顶棚对应各个所述调节组件的第二端和人体模特上的基准点之间的竖向距离记录为h1’、h2’、h3’……hn’，n为调节组件的序号；

确定各个调节组件的电机的调节量分别为h1’-h1、h2’-h2、h3’-h3……hn’-hn，n为调节组件的序号；

确定各个调节组件的电机的通电时间分别为(h1’-h1)/md、(h2’-h2)/md、(h3’-h3)/md……(hn’-hn)/md，n为调节组件的序号，m为电机每秒内所旋转的圈数，d为滚珠丝杠的螺距参数；

根据确定的各个调节组件的电机的通电时间，操作各个调节组件的电机，使各个所述调节组件的第二端位于第二曲面上；

组织目标人群坐在乘坐座椅上，进行目标车型的顶棚评价。

8.根据权利要求6或7所述的车内头部空间验证方法，其特征在于，所述人体模特上的基准点为乘坐基准点R点。

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