汽車內(nèi)飾手握件舒適性的截面設(shè)計

楊娟、劉靈祥

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，柳州 545007)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和人們富有程度的持續(xù)提升，自身需求越來越凸顯，這就要求產(chǎn)品的設(shè)計必須從用戶體驗的角度出發(fā)進行。用戶在對汽車的體驗過程中，一般會經(jīng)歷以下幾個階段：吸引——探索/熟悉——使用/交互——保持——享受——擁護。一款車型盡管功能強大、配置頂級，但若在使用過程中用戶經(jīng)常感到困惑、使用繁瑣或者使用不舒適，用戶就很難產(chǎn)生愉悅的情緒，也就很難“享受”到使用該車的樂趣，更難激發(fā)用戶“擁護”該車品牌的積極情愫。

汽車作為人們出行的重要工具，基于用戶體驗的汽車設(shè)計迫在眉睫。目前國內(nèi)研究人員已經(jīng)開展了汽車內(nèi)飾的基于用戶的設(shè)計研究，如崔許剛等開展了汽車內(nèi)飾設(shè)計中的人性化因素分析；陳楊威等開展了基于用戶感知的汽車內(nèi)飾設(shè)計研究；姜斌開展了汽車內(nèi)飾的用戶體驗設(shè)計研究等。汽車內(nèi)飾手握件舒適性的截面設(shè)計正是實現(xiàn)用戶體驗式設(shè)計的行動，將用戶層面的終極目標分解為可落實的工程化小目標。

1 汽車內(nèi)飾常用手握件

汽車內(nèi)飾手握件與日常使用的手握式工具的舒適性要求基本相似，因此可借鑒其外形設(shè)計原理。目前國內(nèi)外研究人員已開展了手握工具外形設(shè)計、操作力、肌肉活動和人機操作等方面的工效學(xué)研究，如鄒寧等進行的抓握操作中手部壓力負荷的研究；劉孟杰等進行的基于力矩感知的多指精準抓握協(xié)調(diào)控制研究；呼慧敏等進行的手動抓握結(jié)構(gòu)人機適配性實驗研究；陶國強進行的工具手柄的手抓握有限元模型建立及研究；以及龔俊睿進行的手握式工具的分析、改良及人機研究等。

汽車內(nèi)飾手握件根據(jù)操作方式可分為3 大類：僅手指操作手握件、全手半握操作手握件和全手全握操作手握件。

1.1 僅手指操作手握件

常見僅手指操作手握件有：內(nèi)飾儲物盒解鎖扣手、發(fā)動機罩和加油口拉索扣手以及座椅解鎖調(diào)節(jié)扣手等。其中內(nèi)飾儲物盒解鎖扣手主要包含：儀表臺雜物箱解鎖扣手、儀表臺駕駛員側(cè)儲物盒解鎖扣手和前排座椅中央扶手箱解鎖扣手。

1.2 全手半握操作手握件

常見全手半握操作手握件有：前排座椅中央扶手箱蓋、座椅手動調(diào)節(jié)手柄和門板關(guān)門扣手等。

1.3 全手全握操作手握件

常見全手全握操作手握件有：側(cè)門板上關(guān)門拉手、行李艙蓋上關(guān)門拉手、頂襯上輔助拉手、行李艙地毯拉手和后排座椅折疊拉手等。

2 僅手指操作手握件截面設(shè)計

2.1 內(nèi)飾儲物盒解鎖扣手

內(nèi)飾儲物盒解鎖扣手一般僅需用戶1～3 根手指操作即可。其使用場景如下。

首先，需要滿足人機要求，空間滿足人體手指操作需求。

其次，操作過程中需方便用力，無打滑現(xiàn)象，也就是要求扣手上施力位置形狀需有防打滑設(shè)計。

再次，使用過程中需無硌手現(xiàn)象，即扣手成型所需的分型線位置應(yīng)位于手指不敏感或接觸不到的位置，手指可觸摸圓角不應(yīng)太小。

最后，操作過程中扣手要有厚實感，即扣手不能為單壁厚，在滿足成型工藝要求下，應(yīng)盡量增大操作位置壁厚。基于此用戶使用場景，兼顧制造可實現(xiàn)性，得出內(nèi)飾儲物盒解鎖扣手舒適性的截面輪廓形狀（圖1）。

圖1 內(nèi)飾儲物盒解鎖扣手舒適性截面A-A 位置及截面示意圖

基于用戶使用場景，提取內(nèi)飾儲物盒解鎖扣手截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握區(qū)最大厚度；②內(nèi)部抓握區(qū)弧面半徑；③內(nèi)部抓握區(qū)接觸圓角；④產(chǎn)品分型線所處位置；⑤手指厚度上操作空間；⑥手指長度上操作空間。

2.2 發(fā)動機罩和加油口拉索扣手

發(fā)動機罩和加油口拉索扣手與儲物盒解鎖扣手相比，用戶使用場景基本一致?；诖擞脩羰褂脠鼍埃骖欀圃炜蓪崿F(xiàn)性，得出發(fā)動機罩和加油口拉索扣手舒適性的截面輪廓形狀（圖2）。

圖2 發(fā)動機罩扣手舒適性截面B-B 位置及截面示意圖

基于用戶使用場景，提取發(fā)動機罩和加油口拉索扣手截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握區(qū)最大厚度；②內(nèi)部抓握區(qū)弧面半徑；③內(nèi)部抓握區(qū)接觸圓角；④手指長度上操作空間；⑤產(chǎn)品分型線所處位置。

2.3 座椅解鎖調(diào)節(jié)扣手

座椅解鎖調(diào)節(jié)扣手與儲物盒解鎖扣手相比，操作力明顯要大于儲物盒解鎖扣手的操作力，故用戶對操作過程中厚實感的感知更敏感，用戶使用場景上基本一致。基于此用戶使用場景，兼顧制造可實現(xiàn)性，得出座椅調(diào)節(jié)扣手舒適性的截面輪廓形狀（圖3）。

圖3 座椅調(diào)節(jié)扣手舒適性截面C-C 位置及截面示意圖

基于用戶使用場景，提取座椅解鎖調(diào)節(jié)扣手截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握區(qū)最大厚度；②內(nèi)部抓握區(qū)弧面半徑；③內(nèi)部抓握區(qū)接觸圓角；④產(chǎn)品分型線所處位置；⑤手指厚度上操作空間；⑥手指長度上操作空間。

2.4 僅手指操作手握件舒適性的通性截面設(shè)計

內(nèi)飾僅手指操作手握件在用戶使用場景基本一致，基于此用戶使用場景，設(shè)計上要滿足4 個基本要求，即手指操作空間足夠、不打滑、不硌手以及有厚實感。根據(jù)手握件所處位置或操作費力程度不同，用戶對上述4 個基本要求的感知敏感度不同，截面設(shè)計上需根據(jù)用戶敏感度來平衡此4 個基本要求，調(diào)整影響舒適性的關(guān)鍵尺寸，做到手握件舒適性最優(yōu)化。

3 全手半握操作手握件截面設(shè)計

3.1 前排座椅中央扶手箱蓋

在使用前排座椅中央扶手箱存儲物品時，需要全手半握扶手前端打開或關(guān)閉扶手箱蓋。其使用場景如下。

首先，需要方便全手抓握，保證抓握過程中所有手指無阻擋，抓握操作空間足夠。

其次，操作過程中需方便用力，無打滑現(xiàn)象，也就要求扶手上抓握施力位置形狀需有防打滑設(shè)計。

再次，使用過程中無硌手現(xiàn)象，無法避免的零部件間分界或零件分型線應(yīng)臺階最小化、應(yīng)位于手指不敏感或接觸不到的位置，手指可觸摸圓角應(yīng)盡可能加大。

最后，操作過程中抓握要有厚實感，即要求扶手上所有抓握位置形狀最大限度接近人手的操作姿勢，保證全手半握時都能夠抓握到實處，最大化接觸面積。

前排座椅中央扶手箱蓋前端造型基本有2 種形式，基于用戶使用場景，兼顧制造可實現(xiàn)性，得出2 種造型風(fēng)格的扶手箱蓋扣手位置舒適性的截面輪廓形狀，分別命名為造型風(fēng)格01 和造型風(fēng)格02（圖4和圖5）。

圖4 前排座椅中央扶手箱蓋扣手（造型風(fēng)格01）舒適性截面D-D 位置及截面示意圖

圖5 前排座椅中央扶手箱蓋扣手（造型風(fēng)格02）舒適性截面E-E 位置及示意圖

基于用戶使用場景，提取造型風(fēng)格01前排座椅中央扶手箱蓋扣手位置中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握區(qū)最大厚度；②下部抓握區(qū)寬度；③盒式抓握形狀寬度；④盒式抓握形狀內(nèi)部接觸圓角；⑤盒式抓握形狀外部接觸圓角；⑥前端抓握區(qū)下部接觸圓角；⑦前端抓握區(qū)上部接觸圓角；⑧抓握施力位置厚度；⑨盒式抓握形狀內(nèi)部傾斜角度；⑩盒式抓握形狀深度。

基于用戶使用場景，提取造型風(fēng)格02 前排座椅中央扶手箱蓋扣手位置截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①前端抓握區(qū)厚度；②盒式抓握形狀寬度；③盒式抓握形狀內(nèi)部接觸圓角；④抓握施力位置厚度；⑤前端抓握區(qū)上部接觸圓角；⑥前端抓握區(qū)下部接觸圓角。

3.2 座椅手動調(diào)節(jié)手柄

使用座椅手動調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)座椅時，需要全手半握此手柄，使用場景與前排座椅中央扶手箱蓋基本一致。但由于座椅調(diào)節(jié)操作力明顯要大于前排座椅中央扶手箱蓋打開的操作力，故用戶對操作過程中方便施力、不打滑感的感知更敏感?；谟脩羰褂脠鼍?，兼顧制造可實現(xiàn)性，得出座椅手動調(diào)節(jié)手柄舒適性的截面輪廓形狀（圖6）。

圖6 座椅手動調(diào)節(jié)手柄舒適性截面F-F 位置及示意圖

基于用戶使用場景，提取座椅手動調(diào)節(jié)手柄截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握施力區(qū)凹弧面最大凹陷深度；②下部抓握區(qū)內(nèi)部接觸導(dǎo)圓；③抓握施力區(qū)凹弧面半徑；④上部和下部抓握區(qū)傾斜角度；⑤抓握施力區(qū)過渡凸弧面半徑；⑥下部抓握區(qū)外部接觸導(dǎo)圓；⑦分型線位置；⑧抓握總厚度；⑨抓握總寬度；⑩上部抓握區(qū)接觸圓。

3.3 門板關(guān)門扣手

使用門板關(guān)門扣手關(guān)閉車門時，需要全手半握此扣手，其使用場景與前排座椅中央扶手箱蓋基本一致。但由于關(guān)門時操作力主要為向車內(nèi)的拉力，且操作力明顯要遠大于前排座椅中央扶手箱蓋打開的操作力，故用戶對操作過程中方便施力、不打滑感和操作牢靠以及厚實感的感知更敏感。基于用戶使用場景，兼顧制造可實現(xiàn)性，得出門板關(guān)門扣手舒適性的截面輪廓形狀（圖7）。

圖7 門板關(guān)門扣手舒適性截面G-G 位置及截面示意圖

基于用戶使用場景，提取門板關(guān)門扣手截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握區(qū)最大凸出量；②凸出抓握區(qū)高度；③扣手總深度；④抓握區(qū)弧面半徑；⑤抓握區(qū)下部厚度；⑥抓握區(qū)接觸圓角。

3.4 全手半握手握件舒適性的通性截面設(shè)計

內(nèi)飾全手半握操作手握件的用戶使用場景手基本一致，基于用戶使用場景，設(shè)計上要滿足4 個基本要求，即全手操作空間足夠、方便施力、不硌手并有厚實感。根據(jù)手握件位置、操作受力方式和操作費力程度不同，用戶對上述4 個基本要求的感知敏感度不同，因此截面設(shè)計上需根據(jù)用戶敏感度來平衡此4 個基本要求，兼顧制造可實現(xiàn)性，調(diào)整影響舒適性的關(guān)鍵尺寸，做到手握件舒適性最優(yōu)化。

4 全手全握操作手握件截面設(shè)計

4.1 側(cè)門板上關(guān)門拉手和尾門板上關(guān)門拉手

使用側(cè)門板上關(guān)門拉手或行李艙蓋上關(guān)門拉手時，需要全手全握拉手，拉力使得側(cè)門或行李艙蓋關(guān)閉。其使用場景如下。

首先，需要操作空間足夠，保證抓握過程中所有手指無阻擋或無碰手現(xiàn)象。

其次，操作過程中需方便用力，保證全手抓握時拉手與手的接觸面積盡可能大，也就是最小化拉手截面輪廓上造型大面的數(shù)量。

再次，使用過程中需無硌手現(xiàn)象，無法避免的零件間分界或產(chǎn)品分型線，應(yīng)位于手指不敏感或接觸不到的位置且臺階應(yīng)最小化，手指可觸摸圓角盡可能增大。

最后，操作過程中抓握要有厚實感，要求抓握厚度和寬度上盡量做大，盡量接近人體手部自然抓握尺寸。

基于用戶使用場景，兼顧制造可實現(xiàn)性，得出側(cè)門板上關(guān)門拉手或行李艙蓋上關(guān)門拉手舒適性的截面輪廓形狀（圖8）。

圖8 側(cè)門板上關(guān)門拉手舒適性截面H-H 位置及示意圖

基于用戶使用場景，提取側(cè)門板上關(guān)門拉手或行李艙蓋上關(guān)門拉手截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握寬度；②抓握厚度；③抓握內(nèi)部接觸圓角；④抓握外部接觸圓角。其中細節(jié)M 處為零件間的分塊處理方式（圖9），需特別注意如下關(guān)鍵尺寸：①分型線兩側(cè)平面寬度；②分型線兩側(cè)拔模角；③兩零件間匹配面差；④接觸過渡圓角半徑；⑤兩零件匹配位置圓角半徑。

圖9 截面H-H 細節(jié)M 處放大圖

4.2 頂襯上輔助拉手

使用頂襯上輔助拉手時，需要全手全握拉手，行車過程中急轉(zhuǎn)彎或顛簸路面時，人體手部對拉手的拉力較大，使用場景基本與側(cè)門板上關(guān)門拉手或行李艙蓋上關(guān)門拉手使用場景一致?；谟脩羰褂脠鼍埃贸鲰斠r上輔助拉手舒適性的截面輪廓形狀（圖10）。

圖10 頂襯上輔助拉手舒適性截面I-I 位置及截面示意圖

基于用戶使用場景，提取頂襯上輔助拉手截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握厚度；②抓握寬度；③抓握弧面半徑；④抓握接觸圓角。

4.3 行李艙地毯拉手和后排座椅折疊拉手

行李艙地毯拉手使用時，需要全手全握住拉手，使得行李艙地毯被拉起，操作力相對較小。在抓握厚實感上與側(cè)門板上關(guān)門拉手或行李艙蓋上關(guān)門拉手相比，要求相對較低，二者使用場景基本一致。從行李艙處操作后排座椅折疊拉手的使用場景與行李艙地毯拉手用戶使用場景一致，二者舒適性的截面輪廓形狀基本一致（圖11）。

圖11 行李艙地毯拉手舒適性截面J-J 位置及示意圖

基于用戶使用場景，提取行李艙地毯拉手和后排座椅折疊拉手截面中影響舒適性的關(guān)鍵尺寸為：①抓握厚度；②抓握寬度；③抓握區(qū)上部接觸圓角（需兼顧外觀匹配要求）；④抓握區(qū)下部接觸圓角。

4.4 全手全握手握件舒適性的通性截面設(shè)計

內(nèi)飾全手操作全握手握件的用戶使用場景手基本一致，基于用戶使用場景，設(shè)計上要滿足4 個基本要求，即全手操作空間足夠、方便施力、不硌手而且有厚實感。根據(jù)手握件位置不同和操作費力程度不同，用戶對上述4 個基本要求的感知敏感度不同，因此截面設(shè)計上需根據(jù)用戶敏感度來平衡此4 個基本要求，兼顧制造可實現(xiàn)性，調(diào)整影響舒適性的關(guān)鍵尺寸，做到手握件舒適性最優(yōu)化。

5 結(jié)束語

汽車內(nèi)飾手握件根據(jù)操作方式可分為僅手指操作、全手半握和全手全握手握件，這些手握件的用戶使用場景基本一致，其中用戶對全手全握手握件舒適性的敏感度最高，對僅手指操作的手握件舒適性的敏感度相對較低。基于用戶使用場景，分解為4 個設(shè)計目標：操作空間足夠、操作方便施力、操作無硌手和操作過程中有厚實或厚重高檔感。兼顧制造可實現(xiàn)性和制造成本，根據(jù)手握件的操作方式、手握件的位置和操作的費力程度，實際截面設(shè)計上需以用戶感知敏感度來平衡上述4 個設(shè)計目標，進而調(diào)整影響舒適性的關(guān)鍵尺寸，做到手握件舒適性最優(yōu)化。

本文通過逐一對某一種或某一類典型內(nèi)飾手握件的研究，歸納得出內(nèi)飾手握件舒適性截面輪廓的通性要求，其應(yīng)用不限于此文所述的手握件，對于其他未提及的手握件同樣適用。