汽車內(nèi)飾手握件舒適性的截面設(shè)計(jì)

楊娟 劉靈祥

關(guān)鍵詞：手握件;用戶使用場(chǎng)景;舒適性;截面輪廓

0引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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(jì)必須從用戶體驗(yàn)的角度出發(fā)進(jìn)行。用戶在對(duì)汽車的體驗(yàn)過程中，一般會(huì)經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：吸引——探索/熟悉——使用/交互——保持——享受——擁護(hù)。一款車型盡管功能強(qiáng)大、配置頂級(jí)，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(hù)”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(yàn)的汽車設(shè)計(jì)迫在眉睫。目前國(guó)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(jì)研究，如崔許剛等開展了汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)中的人性化因素分析[1];陳楊威等開展了基于用戶感知的汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)研究[2];姜斌開展了汽車內(nèi)飾的用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)研究等[3]。汽車內(nèi)飾手握件舒適性的截面設(shè)計(jì)正是實(shí)現(xiàn)用戶體驗(yàn)式設(shè)計(jì)的行動(dòng)，將用戶層面的終極目標(biāo)分解為可落實(shí)的工程化小目標(biāo)。

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(jì)原理。目前國(guó)內(nèi)外研究人員已開展了手握工具外形設(shè)計(jì)、操作力、肌肉活動(dòng)和人機(jī)操作等方面的工效學(xué)研究，如鄒寧等進(jìn)行的抓握操作中手部壓力負(fù)荷的研究[4];劉孟杰等進(jìn)行的基于力矩感知的多指精準(zhǔn)抓握協(xié)調(diào)控制研究[5];呼慧敏等進(jìn)行的手動(dòng)抓握結(jié)構(gòu)人機(jī)適配性實(shí)驗(yàn)研究[6];陶國(guó)強(qiáng)進(jìn)行的工具手柄的手抓握有限元模型建立及研究[7];以及龔俊睿進(jìn)行的手握式工具的分析、改良及人機(jī)研究等[8]。

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(chǔ)物盒解鎖扣手、發(fā)動(dòng)機(jī)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(chǔ)物盒解鎖扣手主要包含：儀表臺(tái)雜物箱解鎖扣手、儀表臺(tái)駕駛員側(cè)儲(chǔ)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(dòng)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(jì)

2.1內(nèi)飾儲(chǔ)物盒解鎖扣手

內(nèi)飾儲(chǔ)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(chǎng)景如下。

首先，需要滿足人機(jī)要求，空間滿足人體手指操作需求[9]。

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(jì)。

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(shí)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(chǎng)景，兼顧制造可實(shí)現(xiàn)性，得出內(nèi)飾儲(chǔ)物盒解鎖扣手舒適性的截面輪廓形狀（圖1）。

基于用戶使用場(chǎng)景，提取內(nèi)飾儲(chǔ)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(zhǎng)度上操作空間。

2.2發(fā)動(dòng)機(jī)罩和加油口拉索扣手

發(fā)動(dòng)機(jī)罩和加油口拉索扣手與儲(chǔ)物盒解鎖扣手相比，用戶使用場(chǎng)景基本一致?；诖擞脩羰褂脠?chǎng)景，兼顧制造可實(shí)現(xiàn)性，得出發(fā)動(dòng)機(jī)罩和加油口拉索扣手舒適性的截面輪廓形狀（圖2）。

基于用戶使用場(chǎng)景，提取發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhǎng)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(chǔ)物盒解鎖扣手相比，操作力明顯要大于儲(chǔ)物盒解鎖扣手的操作力，故用戶對(duì)操作過程中厚實(shí)感的感知更敏感，用戶使用場(chǎng)景上基本一致?；诖擞脩羰褂脠?chǎng)景，兼顧制造可實(shí)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）。

基于用戶使用場(chǎng)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(zhǎng)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(jì)

內(nèi)飾僅手指操作手握件在用戶使用場(chǎng)景基本一致，基于此用戶使用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)上要滿足4個(gè)基本要求，即手指操作空間足夠、不打滑、不硌手以及有厚實(shí)感。根據(jù)手握件所處位置或操作費(fèi)力程度不同，用戶對(duì)上述4個(gè)基本要求的感知敏感度不同，截面設(shè)計(jì)上需根據(jù)用戶敏感度來平衡此4個(gè)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(jì)

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(chǔ)物品時(shí)，需要全手半握扶手前端打開或關(guān)閉扶手箱蓋。其使用場(chǎng)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(jì)。

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(tái)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(shí)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(shì)，保證全手半握時(shí)都能夠抓握到實(shí)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(chǎng)景，兼顧制造可實(shí)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）。

基于用戶使用場(chǎng)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?jī)A斜角度;⑩盒式抓握形狀深度。

基于用戶使用場(chǎng)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(dòng)調(diào)節(jié)手柄

使用座椅手動(dòng)調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)座椅時(shí)，需要全手半握此手柄，使用場(chǎng)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(duì)操作過程中方便施力、不打滑感的感知更敏感。基于用戶使用場(chǎng)景，兼顧制造可實(shí)現(xiàn)性，得出座椅手動(dòng)調(diào)節(jié)手柄舒適性的截面輪廓形狀（圖6）。

基于用戶使用場(chǎng)景，提取座椅手動(dòng)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。

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

基于用戶使用場(chǎng)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[10];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(jì)

內(nèi)飾全手半握操作手握件的用戶使用場(chǎng)景手基本一致，基于用戶使用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)上要滿足4個(gè)基本要求，即全手操作空間足夠、方便施力、不硌手并有厚實(shí)感。根據(jù)手握件位置、操作受力方式和操作費(fèi)力程度不同，用戶對(duì)上述4個(gè)基本要求的感知敏感度不同，因此截面設(shè)計(jì)上需根據(jù)用戶敏感度來平衡此4個(gè)基本要求，兼顧制造可實(shí)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(jì)

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(shí)，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(chǎng)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(shí)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(tái)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(shí)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(chǎng)景，兼顧制造可實(shí)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）。

基于用戶使用場(chǎng)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(xì)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。

4.2頂襯上輔助拉手

使用頂襯上輔助拉手時(shí)，需要全手全握拉手，行車過程中急轉(zhuǎn)彎或顛簸路面時(shí)，人體手部對(duì)拉手的拉力較大，使用場(chǎng)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(chǎng)景一致。基于用戶使用場(chǎng)景，得出頂襯上輔助拉手舒適性的截面輪廓形狀（圖10）。

基于用戶使用場(chǎng)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(shí)，需要全手全握住拉手，使得行李艙地毯被拉起，操作力相對(duì)較小。在抓握厚實(shí)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(duì)較低，二者使用場(chǎng)景基本一致。從行李艙處操作后排座椅折疊拉手的使用場(chǎng)景與行李艙地毯拉手用戶使用場(chǎng)景一致，二者舒適性的截面輪廓形狀基本一致（圖11）。

基于用戶使用場(chǎng)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(jì)

內(nèi)飾全手操作全握手握件的用戶使用場(chǎng)景手基本一致，基于用戶使用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)上要滿足4個(gè)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(shí)感。根據(jù)手握件位置不同和操作費(fèi)力程度不同，用戶對(duì)上述4個(gè)基本要求的感知敏感度不同，因此截面設(shè)計(jì)上需根據(jù)用戶敏感度來平衡此4個(gè)基本要求，兼顧制造可實(shí)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(chǎng)景基本一致，其中用戶對(duì)全手全握手握件舒適性的敏感度最高，對(duì)僅手指操作的手握件舒適性的敏感度相對(duì)較低?；谟脩羰褂脠?chǎng)景，分解為4個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)：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(shí)或厚重高檔感。兼顧制造可實(shí)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(fèi)力程度，實(shí)際截面設(shè)計(jì)上需以用戶感知敏感度來平衡上述4個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)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(duì)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(duì)于其他未提及的手握件同樣適用。