淺談商用車主駕駛座椅扶手設(shè)計(jì)

馬賀賀

（徐州徐工汽車制造有限公司，江蘇 徐州 221000）

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，重卡長(zhǎng)途運(yùn)輸行業(yè)不斷繁榮，長(zhǎng)途高速駕駛時(shí)間加長(zhǎng)，駕駛員需長(zhǎng)期保持駕駛姿勢(shì)，易產(chǎn)生腰背及脊椎疲勞。如何減輕脊椎負(fù)擔(dān)，減輕駕駛員長(zhǎng)距離行駛疲勞，提高座椅的駕乘舒適性，成為一個(gè)重要的產(chǎn)品提升方向。本文主要是對(duì)商用車主駕駛座椅配備扶手功能，提高舒適性進(jìn)行的相關(guān)設(shè)計(jì)校核。

1 座椅扶手的應(yīng)用分析

1.1 扶手地對(duì)標(biāo)分析

通過分析國內(nèi)外主流品牌商用車主駕座椅均有扶手功能，且扶手的布置形式基本一致，座椅右側(cè)均布置座椅扶手，部分品牌座椅左側(cè)也布置有扶手；座椅扶手均為可調(diào)節(jié)式扶手，通過螺栓裝配在座椅靠背側(cè)面；在使用時(shí)放下，在上下車等影響操作方便情況下將扶手抬起，整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。

1.2 扶手布置的分析

根據(jù)對(duì)競(jìng)品座椅地對(duì)標(biāo)分析，同時(shí)對(duì)駕駛員的駕駛習(xí)慣調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在長(zhǎng)途駕駛工況下，司機(jī)由于長(zhǎng)期久坐脊椎酸痛，均習(xí)慣于單手握方向盤駕駛，另一只手依靠在左側(cè)門飾肘托上或者依靠在座椅扶手上，來減輕脊椎的壓力；由于車門飾板肘托可提供扶手支撐點(diǎn)，同時(shí)座椅左側(cè)扶手對(duì)上下車方便性影響較大，故只增加座椅右側(cè)扶手功能；且采用可調(diào)式扶手結(jié)構(gòu)，提高主駕駛位置到駕駛室內(nèi)側(cè)的通過性。

圖1 競(jìng)品分析

2 扶手的布置校核

2.1 扶手的布置設(shè)計(jì)

扶手可以給司機(jī)長(zhǎng)途駕駛提供舒適的肘部支撐點(diǎn)，緩解背部的疲勞，提高駕乘的舒適性[1]；如果扶手的布置位置不合理，不僅無法起到扶手的功能，而且對(duì)正常駕駛、換擋、轉(zhuǎn)向等操作都會(huì)產(chǎn)生一定影響，故需對(duì)扶手的位置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)駕駛舒適性及操作舒適性進(jìn)行分析。

在對(duì)扶手進(jìn)行布置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）使手臂處于合理舒適位置，各關(guān)節(jié)在舒適允許角度范圍內(nèi)；（2）扶手布置高度影響手臂支撐點(diǎn)狀態(tài)；（3）扶手距離座椅中心的距離影響手臂展開的角度；（4）扶手長(zhǎng)度影響手臂的舒適性區(qū)域；（5）扶手的表面硬度影響接觸時(shí)的舒適性；（6）扶手的最小寬度影響對(duì)手臂的支撐面積，其中扶手的高度和距離中心的寬度是關(guān)鍵的控制尺寸[2]。

圖2 扶手布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)

現(xiàn)有扶手長(zhǎng)度為380mm，寬均為64mm；扶手上部表面發(fā)泡較軟，尾部為調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸與靠背連接。

對(duì)扶手進(jìn)行布置分析，通過其端部安裝結(jié)構(gòu)，將扶手相貼于靠背側(cè)面，其內(nèi)側(cè)面至座椅 R點(diǎn)中心的橫向距離為250mm，結(jié)合不同人體大小以及相關(guān)推薦值，扶手內(nèi)側(cè)面至座椅R點(diǎn)的橫向距離為220mm～325mm。

圖3 布置位置及安裝結(jié)構(gòu)

由于扶手在橫向的位置與其高度密切相關(guān)，在其橫向位置確定后進(jìn)行扶手高度的設(shè)計(jì)；扶手主要為肘部提供支撐，故扶手應(yīng)位于肘部以下并在R點(diǎn)以上，結(jié)合不同人體大小以及相關(guān)推薦值，扶手上表面至座椅 R點(diǎn)的高度距離為165～185mm；同時(shí)結(jié)合其橫向位置，現(xiàn)將扶手布置于距離 H點(diǎn)高度為170mm，橫向距離座椅R點(diǎn)中心250mm的位置。

由于扶手長(zhǎng)度為380mm，結(jié)合不同人體大小以及相關(guān)推薦值，扶手上平面與軀干線的交點(diǎn)與扶手最前端水平方向距離不小于200mm，與扶手最后端水平距離不小于50mm，同時(shí)為避免扶手在抬起時(shí)與肘部干涉，將扶手旋轉(zhuǎn)軸放置于靠近靠背后部的位置處，使扶手最前端距離R點(diǎn)200mm，進(jìn)行座椅周邊空間的校核。

2.2 空間可行性校核

座椅在任意位置應(yīng)避免與周邊零部件產(chǎn)生干涉；增加座椅扶手后座椅在最前最高位置、最前最下位置、最后最高位置、最后最下位置與周邊零件間隙應(yīng)大于 15mm[3]；經(jīng)過運(yùn)動(dòng)間隙檢查，座椅在下跳到極限位置過程中扶手與右側(cè)的駐車閥干涉；經(jīng)過分析扶手與駐車閥干涉5mm，由于座椅為運(yùn)動(dòng)件，座椅扶手與駐車閥的間隙應(yīng)不小于15mm才可避免干涉；對(duì)座椅扶手和駐車閥安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將扶手向座椅內(nèi)側(cè)移動(dòng)5mm，駐車閥向左側(cè)移動(dòng)15mm，可將扶手與駐車閥的間隙增大到15mm，滿足使用要求。

同時(shí)，扶手與周邊方向盤、儀表板的間隙均大于100mm，符合使用要求。

2.3 駕駛舒適性的校核

座椅扶手主要為肘部提供支撐，扶手的布置位置應(yīng)能滿足大部分人群的使用要求，通過對(duì)SAE標(biāo)準(zhǔn)下95%、50%、5%三種人體在正常坐姿情況下[4]，左手駕駛車輛，右肘放置在扶手休息工況進(jìn)行舒適性分析，扶手位置應(yīng)滿足以上三種人體均手臂可自然舒適的放在扶手上；如下圖所示，經(jīng)過對(duì)三種人體的設(shè)計(jì)分析，在扶手上平面距離座椅R點(diǎn)Z向的距離為170mm，扶手內(nèi)側(cè)Y方向距離座椅R點(diǎn)距離為250mm位置時(shí)，手臂均可舒適的放置在扶手上表面，滿足不同人體駕乘需求。

同時(shí)，扶手上平面與軀干線的交點(diǎn)與扶手最前端水平方向距離不小于200mm，在此范圍內(nèi)肘部均可舒適支撐在扶手上，通過對(duì)現(xiàn)有已開發(fā)長(zhǎng)度 380mm的扶手初步布置分析，該扶手上平面與軀干線的交點(diǎn)與扶手最前端水平方向距離為240mm；通過對(duì)三種人體校核，手臂大部分均能得到扶手的支撐，滿足較大部分人體使用要求。

圖4 扶手使用舒適性校核

2.4 操作舒適性的校核

2.4.1 雙手握方向盤駕駛姿態(tài)

通過對(duì)SAE標(biāo)準(zhǔn)下 95%、50%、5%三種人體在標(biāo)準(zhǔn)坐姿駕駛情況下，右手臂距離扶手的距離，具體如下：

圖5 雙手操作間隙校核

經(jīng)過校核，在扶手布置位置滿足雙手駕駛舒適性的情況下，上述三種人體模型校核扶手與肘部均無干涉情況，滿足使用要求。

2.4.2 雙手握方向盤轉(zhuǎn)向

通過對(duì)SAE標(biāo)準(zhǔn)95%、50%、5%三種人體在雙手大幅轉(zhuǎn)向行駛情況下，右手臂距離扶手的距離，具體如下：

圖6 方向盤操作間隙校核

經(jīng)過校核，在向右大幅度雙手轉(zhuǎn)向過程中50%以下人體存在右肘與扶手輕微干涉問題，對(duì)操作舒適性有一定影響。

2.4.3 換擋操作

圖7 換擋操作手柄與扶手間隙校核

①當(dāng)座椅扶手水平放置使用情況下，操作桿極限操作范圍內(nèi)，換擋球頭與座椅扶手距離較小僅有 19mm，手部與扶手干涉情況產(chǎn)生，影響正常換擋操作。

②扶手抬起與靠背平行情況下進(jìn)行換擋操作，通過對(duì)SAE標(biāo)準(zhǔn)95%、50%兩種人體在極限換擋情況下，右手臂距離扶手的間隙，具體如下：

圖8 扶手收起與肘部間隙校核

經(jīng)過校核：95%人體極限換擋情況下扶手與肘部有14mm間隙，50%人體，扶手與肘部剛好相貼，存在干涉風(fēng)險(xiǎn)，不滿足使用要求；通過將扶手在靠背的安裝位置向后平移30mm，在保證扶手的使用舒適性的情況下，提高行駛操作方便性[5]。

2.4.4 小結(jié)

座椅扶手的增加，對(duì)換擋操作舒適性有一定的影響，綜合以上校核，將座椅扶手抬起情況下50%人體進(jìn)行換擋較舒適，結(jié)合重卡司機(jī)以男性為主多為50%以上人體，故滿足使用要求。

3 結(jié)論

通過競(jìng)品車型對(duì)標(biāo)，結(jié)合門護(hù)板有肘托設(shè)計(jì)可提供左臂休息支點(diǎn)，同時(shí)出于上下車方便性角度考慮，主駕駛座椅只采用右側(cè)扶手。

通過對(duì)駕駛舒適性和操作舒適性的分析，主駕駛座椅配備右側(cè)扶手，在高速巡航狀態(tài)情況下將扶手放下，為駕駛員肘部提供支撐點(diǎn)，減輕脊椎的疲勞，其對(duì)駕駛舒適性的提升效果明顯；但對(duì)操作舒適性有一定影響，駕駛員可選擇在低速、高頻操作工況時(shí)收起扶手，以避免扶手對(duì)操作的影響。

通過以上分析校核對(duì)座椅功能的優(yōu)化提供一定參考，但需要對(duì)座椅扶手功能進(jìn)行系統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)，以確認(rèn)對(duì)駕駛室舒適性的提升效果和對(duì)操作舒適性的影響。