HPM-Ⅱ装置研究

刘 磊，李 充，李 春

(中国汽车技术研究中心 天津300300)

HPM-Ⅱ装置研究

刘 磊，李 充，李 春

(中国汽车技术研究中心 天津300300)

在汽车碰撞试验中，假人伤害值是最重要的结果参数。相同试验条件下，指定的车辆内的假人姿态是影响试验结果的最重要因素，而假人H点是假人定位的基础并最终决定假人姿态。HPM-Ⅱ是新一代H点测量装置，在不久的将来(10年左右)将取代原有的HPM装置。该装置是在第1代HPM装置的基础上，经过长期优化改进得到的。对HPM-Ⅱ装置的结构、功能、操作规范等进行了研究。结果表明，相对第1代HPM装置，HPM-Ⅱ装置具有明显优势。

H点 HPM装置 碰撞试验

0 引 言

在汽车设计中，H点(Hip Point)装置用于确定车内参考点和乘员舱尺寸以及验证这些关键参考点的位置和尺寸。HPM(H Point Machine)装置顾名思义是测量H点的装置，到目前为止共有两代HPM装置。SAE J826中规定了第1代HPM装——HPM，第1版发布于 1962年，历经多次修订，最新 1版为 SAE J826—2008。SAE J4002中规定了第 2代 HPM 装置——HPM-Ⅱ，第1版发布于2002年，最新1版修订于2010年。从2009年SAE J4002的发布开始，进入到两代HPM装置的过渡期，过渡期为10年。过渡期内SAE J826和SAE J4002共同存在，车辆设计人员可自主决定使用哪种 HPM 装置。这段过渡期以后，SAE J826将不再使用。

1 HPM-Ⅱ装置结构

与人体构造类似，HPM-Ⅱ装置由以下部分组成：头部——头部空间杆；躯干——背板＋坐板；四肢——大腿、小腿、脚部以及配重。头部空间杆、坐板、背板和大腿均在 H点轴销处连接，轴销轴线的中点即为假人的H点。大腿与小腿通过膝关节连接，小腿和脚部通过脚踝连接。

1.1 背板

背板可用于测量躯干角、H点、腰部支撑等参数。由胸部、腹部、骨盆 3块板，与坐板相连的 H 点轴销、配重杆等连接机构，躯干角测量基准面、测量凹点等测量机构组成。

1.2 坐板

坐板可用于测量坐垫倾角、辅助测量臀部角度以及确认 HPM 装置是否水平。坐板由与背板、大腿相连的 H点轴销、配重杆等连接机构，坐垫倾角测量基准面、测量凹点等测量机构以及水泡组成。

1.3 头部空间杆

头部空间杆主要用于测量车辆乘员舱的有效头部空间并可辅助测量座椅躯干角。主要由滑动探测套管、头部空间刻度尺和叉组成，如图 1所示。当用于确认座椅H点时无需安装。

图1 头部空间杆Fig.1 Head room fixture

1.4 大腿

用于测量大腿角度并辅助测量臀部角度。主要由叉、锁止轴套等连接机构，大腿长度调整机构和测量基准面、凹点等测量机构组成，如图 2所示。当用于确认座椅H点时无需安装。

图2 大腿Fig.2 Thigh segment

1.5 小腿

用于测量小腿角度、膝部间隙、腿部间隙等空间参数。主要由膝盖、脚踝连接机构，小腿长度调整机构及膝部角度尺、小腿角度测量基准面等测量机构组成，如图3所示。当用于确认座椅H点时无需安装。

1.6 脚部

用于测量足跟点、鞋平面角度、脚踝角度等。主要由脚部位置保持机构、与小腿连接机构以及脚踝刻度尺等测量机构组成，如图 4所示。当用于确认座椅H点时无需安装。

图3 小腿Fig.3 Lower leg segment

图4 脚部Fig.4 Shoe tool and shoe fixture

1.7 配重

HPM-Ⅱ装置总共有24块配重，其中胸腹部配重12块，单块重1.79,kg；骨盆配重6块，其中带倒角配重 2块，单块重 3.13,kg，不带倒角配重 4块，单块重3.2,kg；大腿配重 6块，单块重 2.14,kg。HPM-Ⅱ总重为 72.69,kg。

2 HPM-Ⅱ安装流程

HPM-Ⅱ装置使用过程中，需要将各部分按流程组装到一起才可进行相关参数的测量。根据不同需要，HPM-Ⅱ有两种安装模式：当需要确定或校核车内参考点和乘员舱尺寸时，需安装全部结构；只需确认座椅 H点时，安装坐板、背板，加载配重后即可测量。本文将采用第1种安装方式，流程为：

2.1 车辆准备

首先，将车辆置于水平面上，利用支撑消除悬架的影响，固定加速踏板，保证测量过程中不会运动并标记踏板中心线；然后在温度为 19～26,℃、湿度为50±5%,的环境预置一段时间，保证座椅材料达到室温；最后将座椅调整至座椅位置，新座椅需加载 70～80,kg的配重，并保证测量前空载30,min。

2.2 HPM-Ⅱ安装

①安装鞋架：调整水泡至水平，将鞋装入鞋架，调整鞋面角 SPA为设计角度，拧紧锁止螺栓；调整鞋位置，保证鞋中心线与踏板中心线重合，使跖球与踏板接触点重合。②坐板背板安装：在座椅上铺一层棉布，尺寸应保证 HPM-Ⅱ装置不与座椅接触，保证整个座椅织物的摩擦面一致。背板和坐板可作为总成安装也可单独安装，安装时将背板在 LSP＜0时锁止，目测坐板中心位于座椅中心线上，松开背板锁止；锁止背板坐板之间的轴销，握住背板 T型杆晃动背板，使之与座椅靠背充分贴合。根据坐板上的水泡，轻微晃动并调整 HPM-Ⅱ装置，使之在座椅上横向水平，确保 HPM 装置与座椅靠背紧密接触。③腿部安装：将腿部长度调整为设计参考长度，也就是大腿长度456,mm，小腿长度 459,mm，将大腿叉放在 H点杆上将锁止套向内滑并锁止。在不移动鞋的情况下，将小腿安装在脚踝轴上。大腿和小腿，如果必要，将大腿抬起来。利用膝盖杆上的套保证小腿的位置。④头部空间杆安装：将头部空间组件一端的叉形结构滑入坐板上锁止摩擦套的凹槽内，此时调整螺栓处于完全向外的状态，将螺栓拧到背板可旋转装置上，保证头部组件完全靠在背板上。

2.3 加载配重

加载就是向 HPM-Ⅱ装置安装配重，加载 HPM-Ⅱ装置时躯干连接机构不应锁止。为防止 HPM-Ⅱ装置从座椅上滑出，应由 H点向外、向上安装配重。每次加载配重之前，用弹簧测力计向对应的施力点施加89,N的力两次，施力过程保证HPM-Ⅱ装置仍然充分包裹在座椅中。完整的加载过程如表1所示。

表1 加载流程Tab.1 Loading procedure

2.4 参数测量

测量数据前，利用三坐标测量设备建立与整车坐标系平行的直角坐标系，用于测量关键参考点的坐标。HPM-Ⅱ装置安装完成后会继续沉入座椅，其程度取决于座椅类型。因此，安装完 HPM-Ⅱ装置后等待 5,min再记录数据。用于驾驶员座椅测量时，所有可测量的参数、测量方法以及测量位置如表2所示。

3 ,HPM-Ⅱ优势

与SAE J826中描述的H点装置相比，该装置可重复性更好、便于使用，特征丰富且测量能力强。

表2 测量统计表Tab.2 Statistical table of measurement

①各部分单独分开：对于 HPM-Ⅱ，大小腿、脚部(鞋)、坐盆和背板都是单独的部分，便于安装。②无腿：HPM-Ⅱ允许在测量 H点的时候将使用腿部作为可选项。③鞋脚：对脚部(鞋)结构和其车内摆放做出了多项改进，用BOFRP(Ball of Foot Reference Point)代替 Pedal Reference Point；定义了脚部(鞋)在踏板上摆放的新流程。④坐垫倾角：可以在测量坐垫倾角的同时完成其余测量。SAE J826中的坐垫倾角根据腿线测量，而且需要单独安装 H点装置。⑤腰部支撑：提出“Lumbar Support Prominence (LSP)”测量方法，即座椅靠背轮廓对腰椎提供支撑。■

［1］ H-point Machine(HPM-Ⅱ)Specifications and Procedure for H-Point Determination——Auditing Vehicle Seats[S]. SAE J4002—2010.

［2］ H-point Machine(HPM-Ⅱ)Procedure for H-Point Determination-Benchmarking Vehicle Seats [S]. SAE J4003—2008.

［3］ Devices for Use in Defining and Measuring Vehicle Seating Accommodation [S]. SAE J826—2008.

［4］ Carol A C F. Reproducibility and Repeatability of the SAE J4002 and J826 H-point Machines [Z]. SAE Paper.

Research on HPM-Ⅱ

LIU Lei，LI Chong，LI Chun
(China Automotive Technology & Research Center，Tianjin 300300，China)

Dummy injury is the most important output parameters in vehicle impact tests. In the same test condition，the dummy position will have an important influence on test results for a specified vehicle. The H point of the dummy is the foundation of the dummy positioning，which will determine the dummy position in the end. The HPM-Ⅱ is a new generation H point measurement equipment，which will take the place of the old HPM specified in SAE J826 in the future.The HPM-Ⅱ was developed based on the old generation of HPM. The HPM-Ⅱ was deeply studied in this paper，including structure，function and operation procedure. It was found that HPM-Ⅱ has more advantages in H point measurement compared to the old HPM.

H point；HPM-II；vehicle crash test

U467

A

1006-8945(2016)11-0036-03

2016-10-09