Artykuł
Ogolnie sprawy upakowania wnetrza samochodu dzieli sie na upakowanie stylistyczne i upakowanie konstrukcyjne.
Upakowanie stylistyczne
1. Rozplanowanie zwiazane z punktem H (punkt H - SAE J826 , punkt R-SgRP - SAE J1516, tor punktu R, krzywe DSSP Driver Selected Seat Position, SAE J1517)
2. Polozenie kola kierownicy
3. Miejsce na kolana
4. Pole widzenia (zasieg widzenia kierowcy - SAE J1050, SAE J941)
5. Komfort wnetrza (zasieg rak, obszar klamki drzwiowej, obszar podlokietnika, roof assist strap zone, obszar hamulca recznego i dzwigni zmiany biegow, zasieg glowy z tylu SAE J287)
6. Strefy bezpieczenstwa (front overhang, rear overhang, pendulum, boczny zderzak ochronny, seat belt anchorage - E/ECE/324/TRANS/505/Regulation No. 14)
7. Zasieg glowy (SAE J1052)
8. Linia przeswitu auta
Upakowanie Konstrukcyjne
9. Analiza pola wycieraczek (SAE J198)
10. Zasieg kol
11. Analiza widocznosci (wymagana widocznosc przez przednia szybe - E_ECE_324_TRANS_505_Reg_43_View_Points )
12. Analiza objetosci bagaznika
Wszedzie uzywa sie normy dotyczacej wymiarow samochodu SAE J 1100.
Upakowanie stylistyczne
1. Rozplanowanie zwiazane z punktem H (punkt H - SAE J826 , punkt R-SgRP - SAE J1516, tor punktu R, krzywe DSSP Driver Selected Seat Position - SAE J1517)
Glownym zalozeniem w rozplanowaniu wnetrza jest uzyskanie odpowiedniej przestronnosci i komfortu dla danej klasy pojazdu. Jasne jest, ze te gabaryty wplywaja tez bezposrednio na wymiary zewnetrzne, lub sa przez nie ograniczane.
Ponizsza analize wykonam wykorzystujac moje opracowania dla FSO z 1995 roku dla samochodu osobowego klasy nizszej sredniej. Ogolnie pomijam tu samochody ciezarowe.
Na poczatku jest manekin.
Na podstawie SAE J826 mozemy uzyskac odpowiednie wymiary dwuwymiarowego wzorca. Niektore z nich sa zmienne, a to wynika z tad, ze jeden wzorzec przyjmuje sie dla kilku gabarytow , tzw. centylow (centyl = odsetek grupowy). Przyjmuje sie np. dla manekina 95%, ze 95% populacji jest mniejsza. Jesli zastosujemy ten wzorzec we wnetrzu auto, to mozna byc pewnym, ze 95% ludzi bedzie mogla tam wygodnie zajac polozenie. Z kolei wiadomo, zeprzecietny wzrost ludzi zwieksza sie, tak wiec manekin musi byc aktualizowany.
Odpowiednie wielkosci dla okreslonych centyli wygladaja nastepujaco:
TABELA 1
|
459,1 |
A 95 |
SAE J826, tab. 1 |
dla 95-percentyla |
|
456 |
B 95 |
SAE J826, tab. 1 |
dla 95-percentyla |
|
417,5 |
A 50 |
SAE J826, tab. 1 |
dla 50-percentyla |
|
431,5 |
B 50 |
SAE J826, tab. 1 |
dla 50-percentyla |
|
390,4 |
A 10 |
SAE J826, tab. 1 |
dla 10-percentyla |
|
407,7 |
B 10 |
SAE J826, tab. 1 |
dla 10-percentyla |
Glownym odniesieniem dla manekina jest punkt H (ogolnie jest to punkt biodrowy), ktorego tor przemieszczania sie w samochodzie zarowno w poziomie jak i w pionie jest scisle okreslony. Dzieki temu pozostaja zachowane wszystkie zaleznosci pomiedzy odpowiednimi czesciami manekina zapewniajac potem optymalne ulozenie kierowcy w samochodzie
Nastepnymi dwoma waznymi punktami, od ktorych wlasciwie zaczyna sie ukladanie ergonomii to punkt piety (AHP - Accelerator Heel Point) oraz punkt pedalu gazu (BOF - Ball Off Foot). Razem z polozeniem punktu H okreslaja nam z jakim rodzajem (osobowy czy ciezarowy) i klasa auta mamy do czynienia.
Odleglosc AHP – BOF powinna wynosic 203 mm. Przy czym kat stopy i podudzia wyjsciowo powinien wynosic 87 stopni. Ten kat musi byc zachowany ze wzgledow anatomicznych. Po prostu stopa w takim ukladzie takze przy dodawaniu gazu (zwiekszanie tego kata) nie meczy sie podczas wielogodzinnych podrozy.
Przechodzimy do samochodu.
Najpierw trzeba ustalic polozenie punktu piety (AHP Accelerator Heel Point). Jest to moje osobiste zdanie. Zwykle bowiem w podobnych rozwazaniach wszyscy podniecaja sie magicznym punktem H. Jednakze to wlasnie od ustalenia polozenia AHP zalezy glownie klasa pojazdu.
AHP takze odnosi sie do dwuwymiarowego wzorca manekina. Jest to wiec najnizszy punkt obcasa lezacego na ugietym o 35% dywaniku podlogi. Stopa manekina opiera sie wtedy na nienacisnietym pedale gazu i tworzy z podudziem kat min. 87°. Zauwazmy, ze ten kat dotyczy stopy a nie podeszwy.
I teraz od tego jak daleko AHP lezy od obrysu kola przedniego taka mamy klase pojazdu. W samochodach klasy nizszej mamy ponizej 200 mm - wyzszej - powyzej 300 mm. Po prostu nie w kazdych zalozeniach dla nowego pojazdu starcza calkowitej dlugosci na aby bezkarnie zrezygnowac z tych 100 mm przestrzeni. W koncu mozna tam zrobic podporke na lewa stope. Teraz juz wiemy dlaczego w jednych autach przednie nadkole wchodzi do srodka pojazdu a w innych nie.
Pozostale wymiary wokol AHP a wiec kat pochylenia stopy „theta” oraz polozenie punktu pedalu gazu (BOF Ball Off Food) zaleza juz od wysokosci ulokowania magicznego punktu H. Wyjasnie od razu, ze punkt H nalezy do manekina a jego reprezentantem w pojezdzie jest punkt R (SgRP Seating Reference Point) a wlasciwie tor tego punktu R gdyz fotel w samochodzie jest ruchomy zarowno w poziomie jak i w pione.
Wysokosc punktu R w pionie ponad punktem AHP oznacza sie jako H30. I tak przyjmuje sie:
H30 = 127 ~ 250 mm dla samochodow sportowych
H30 = 250 ~ 300 mm dla samochodow osobowych
H30 = 300 ~ 457 mm dla samochodow dostawczych, vanow oraz ciezarowek.
Latwo zauwazyc w autach sportowych i osobowych siedzi sie nizej. Jak sie pozniej wyjasni w
samochodach dostawczych i ciezarowych jest sie wysoko nie tylko z powodu wiekszej wysokosci pojazdu i co za tym idzie – potrzeby poprawienia widocznosci. Dzieki zwiekszeniu wartosci H30 kierowca zbliza sie do punktu AHP pedalu gazu i tym samym powieksza przestrzen uzytkowa za nim.
Osobiscie wole pojazdy, ktore maja niskie H30. Wysoka pozycja typu taborecik mi nie odpowiada. Tak wiec lepiej sie czulem np. w Toyocie Hilux lub Mercedesie A (tak, tak, ten brzydki samochod w pierwszej wersji jest bardzo wygodny dla mnie za kierownica) niz np. w UAZ-ie czy Scenic-u.
W opisywanym opracowaniu przyjalem jednak H30 = 300 mm a to z powodu uzyskania najlepszej przestronnosci wnetrza co bylo jednym z glownych zalozen.
Wracamy z powrotem do okolic punktu piety AHP. Dla naszego H30 = 300 mm wyznaczamy wspolzedna pozioma L i pionowa H punktu pedalu gazu BOF, ktore na podstawie SAE J1516, str. 9 wynosza odpowiednio:
L = 104.9 mm
H = 173.8 mm
Kat plaszczyzny pedalu gazu theta wyraza sie wzorem (SAE J1516, str. 4):
theta = 78.96 - 0.15 z - 0.0173 z2
i w naszym przypadku wynosi theta = 58.8 stopnia
gdzie z jest wysokoscia fotela H30 w cm.
Dopiero teraz majac wyznaczony punkt BOF i wczesniej zalozona H30 wyznaczamy pozioma odleglosc punktu R (reprezentujacego dane polozenie punktu H manekina) od punktu pedalu gazu BOF dla manekina 95% na podstawie SAE J1516, str. 4 i 9, ktora wyraza sie wzorem:
x95 = 913.7 + 0.672316 z - 0.0019553 z2
i w naszym przypadku wynosi X 95 = 939.4 mm. Ten punkt lezy na naszej krzywej SgRP (zbior punktow R dla roznych wysokosci fotela H30). Majac punkt R ustalamy tez zasieg fotela L 23 - wg. SAE J941 dopuszcza sie od 101 do 165 mm - przyjalem 165 mm.
Przedni zasieg toru punktu H ogranicza krzywa stopnia drugiegoDSSP (Driver Selected Seat Position) dla centyla 2.5% okreslona rownaniem (SAE J1517):
X2.5 = 687.1 +0.89336 Z - 0.00210494 Z2
gdzie X2.5 odleglosc w poziomie punktu H dla centyla 2.5% w mm od punktu piety AHP,
a z jest wysokoscia punktu H w mm ponad punkt piety AHP.
W naszym przypadku
z = H30 = 300 mm
X2.5 = 758 mm > 508 mm (wg. SAE J941)
Tylny zasieg toru punktu H ogranicza krzywa stopnia drugiego DSSP (Driver Selected Seat Position) dla centyla 97.5% (nie 95%) okreslona rownaniem (SAE J1517):
X97.5= 936.6 +0.613879 Z - 0.00186247 Z2
gdzie X.97.5 odleglosc w poziomie punktu H dla centyla 97.5% w mm od punktu piety AHP,
a z jest wysokoscia punktu H w mm ponad punkt piety AHP.
W naszym przypadku przyjalem:
Z = H30 = 300 mm
X97.5 = 955.5
Wznios fotela H59 jest wynikowy. Wg. SAE J941 oraz SAE J1052 dopuszcza sie od 0 do 38 mm . Jest to niejako sprawdzenie naszych dotychczasowych poczynan. Jak latwo zauwazyc im mniejsza wysokosc fotela H30 tym wiekszy "wyjdzie" wznios H59 dla danego zasiegu L23. Jest tak dlatego, ze niskie polozenie fotela szybciej zbliza go do punktu piety AHP niz wysokie przy przesuwaniu do przodu w poziomie. Aby wiec w takim przypadku miec odpowiednio duzy zasieg regulacji "podnosi sie" tor ruchu fotela (torem punktu H) przez odpowiednie zadanie wyzej wymienionych rownan.
Tor punktu R, czyli slad po ktorym porusza sie, wyznaczamy znowu na podstawie SAE J1517 str. 3 ale juz dla roznych centyli jednakze zachowujac kat stopy manekina (87stopni). Wtedy to H30 zmienia sie nieznacznie – dla mniejszych centyli rosnie, dla wiekszych maleje. Jest to logiczne bo nizsza osoba powinna siedziec wyzej a wyzsza nizej dla zachowania odpowiedniej wysokosci polozenia oczu dla widocznosci.
I tak mamy:
|
758 |
X 2.5 |
poziomo BOF - R2.5 |
SAE J1517, str. 3 |
w zaleznosci od H30 = 320 |
|
777,3 |
X 5 |
poziomo BOF - R5 |
SAE J1517, str. 3 |
w zaleznosci od H30 = 315 |
|
796,5 |
X 10 |
poziomo BOF - R10 |
SAE J1517, str. 3 |
w zaleznosci od H30 = 310 |
|
955,5 |
X 97.5 |
poziomo BOF - R97.5 |
SAE J1517, str. 3 |
w zaleznosci od H30 = 295 |
Przez kazdy punkt odpowiedniego centyla przechodzi krzywa drugiego stopnia DSSP Driver Selected Seat Position, na ktorej powinien lezec punkt H dla danego centyla.
Tu widac, ze im wyzej idzie punkt H tym bardziej przesuwa sie do przodu po odpowiedniej krzywej DSSP. Dzieki temu wlasnie w samochodach dostawczych i ciezarowych siedzi sie wysoko – dla widocznosci i przestrzeni ladunkowej – jak pisalem. Takze jesli fotel ma regulacje pionowa trzeba tak przewidziec jego konstrukcje aby punkt H poruszal sie po takim wlasnie scisle okreslonym torze krzywej DSSP.
2. Polozenie kola kierownicy
Punkt W w centrum tylnej powierzchni kierownicy jest naszym punktem odniesienia wzgledem punktu pedalu gazu BOF dla wspolrzednej Wx i punktu piety AHP dla wspolzednej Wz wedlug rownan.
Wx = 640.1 - 0.10325(H30) - 0.0005(H30)2
Wz = 405.17 + 0.8715(H30)
Gdzie (H30) jest wysokoscia fotela. Im wieksze H30 (fotel wyzej ) tym kierownica idzie bardziej do gory i do przodu. Takie spozycjonowanie ma zapewnic zadowalajace polozenia kierowcicy dla wiekszosci kierowcow. Dopuszcza sie odchylenia pozycji od wspolzednej pionowej Wz +/-15 mm oraz od wspolzednej poziomej Wx +/-12 mm. W przypadku manualnej skrzyni biegow zaleca sie aby srodek kierownicy byl przesuniety do przodu auta i wyzej wzgledem W. Takie polozenia dominuja w samochodach europejskich ze wzgledu na taki rodzaj skrzyni biegow wlasnie.
Tymczasem japonczyki charkteryzuja sie takze polozeniem do przodu ale do dolu wzgledem zalecanego W.
Ogolnie mozna powiedziec, ze bardziej przednie polozenie kierownicy mniej zaszkodzi niz to bardzie cofniete. Chociaz te ostatnie jest wygodniejsze moim zdaniem.
Tak wiec najlepiej juz fazie zalozen do projektu przewidziec na jaki rynek glownie buduje sie pojazd. Rzecz jasna regulowana kierownica w obu plaszczyznach rozwiazuje sprawe.
Przednie i tylne zasiegi regulacji dla regulowanych kierownic zostaly zalozone w stosunku do glownego polozenia kierownicy (Wx) w sposob nastepujacy:
80% zasiegu fotela (10% do 90% centyla) = +/- 30mm
90% zasiegu fotwla (5% do 95% centyla) = +/- 38.5 mm
95% zasiegu fotela (2.5 % do 97.5 % centyla) = +/- 46mm
Te zasiegi regulacji sa zdefiniowane poziomo wzdluz osi X. Natomias mechanizm regulacji dziala przez ruch wzdluz osi kierownicy oraz obrot (zwykle stopniowy) tej osi. Tak wiec wymagana wielkosc regulacji jest funkcja tych dwoch wielkosci.
Z zagadnieniem polozenia kola kierownicy laczy sie scisle wyznaczenie zasiegu rak kierowcy, ktore bedzie opisane dalej (wg. SAE J827).
3. Miejsce na kolana
4. Pole widzenia (zasieg widzenia kierowcy - SAE J941, SAE J1050).
Pole widzenia opisalem dla samochodow osobowych tzw. Class A Vehicles. Dla samochodow ciezarowych i autobusow (Class B Vehicles) procedura jest troche inna i ja pomijam.
Aby moc wyznaczac pole widzenia kierowcy w jakims zadanym kierunku trzeba miec scisle okreslone odniesienie. Takim wlasnie odniesieniem jest elipsa wzroku.
Polozenie oraz ksztalt elips wzroku wyznacza nam obszar, w ktorym znajda sie oczy kierowcy dla populacji danego centyla. Jesli z danego kierunku poprowadzimy linie styczna (w trojwymiarze - plaszczyzne) do elipsy wzroku 95% centyla to obszar ponad ta linia (plaszczyzna) obejmuje pozostale 5% polozen oczu kierowcow.
Majac juz wczesniej wyznaczony punkt SgRP (na podstawie SAE J1516 lub SAE J1517), ktory ma wspolzedne L31 (x), W20 (y), H70 (z) przystepujemy do wyznaczenia wielkosci elisp wzroku (po jednej dla kazdego oka) oraz ich polozenia wzgledem wlasnie SgRP na podstawie SAE J941.
Wielkosci elips wzroku.
I tak dla zasiegu fotela > 133 mm (w naszym przypadku L23 = 165 mm) wymiary odpowiednich osi elips wzroku w mm wynosza:
dla centyla 95% dlugosc 198.8 szerokosc 104.9 wysokosc 86.0
dla centyla 99% dlugosc 268.2 szerokosc 148.9 wysokosc 122.0
Orientacja elips wzroku wyglada tak, ze kazda z nich jest obrocona wokol swojego srodka do dolu o 6.4 st w widoku z boku (XZ) oraz do srodka o 5.4 st w widoku z gory (XY).
Odleglosc pomiedzy elipsami wzroku dla lewego i dla prawego oka wynosi 65 mm, natomiast punkt obrotu szyi kierowcy znajduje sie 98 mm za srodkami elips wzroku w polowie (32.5 mm) pomiedzy nimi.
Polozenie elips wzroku.
Ustalamy kat oparcia fotela L40. Przyjmuje sie, ze powinien on wynosic dla samochodow osobowych 25 st. (dla samochodow rajdowych - 20 st.)
Srodki elips wzroku - prawej i lewej - wyznacza sie z nastepujacych rownan wzgledem glownego ukladu wspolrzednych samochodu (dla L23 > 133 mm):
X = L31 - 259.91472 + 10.281641 * (L40) - 0.032032 * (L40)2
YL = W20 - 32.5 (lewe oko)
YR = W20 + 32.5 (prawe oko)
Z = H70 + 655.01757 + 0.398747 * (L40) - 0.059301 * (L40)2
Jak widac dla roznych katow oparcia L40 wspolzedne X oraz Y zmieniaja sie tworzac krzywa srodkow elips wzroku. Jasne jest, ze im wiekszy ten kat tym srodki elips leza dalej do tylu i nizej w stosunku do glownego ukladu wspolzednych samochodu.