基于对标及人体尺寸分析的某小型越野车后背门开启高度设计

张健，胡峥楠

(吉利汽车研究院(宁波)有限公司，浙江 宁波 315336)

1 引言

某小型越野车(Sport Utility Vehicle，运动多功能车型，俗称越野车SUV)(以下简称S 车)设计中，在样车试制阶段进行样车主观评价时，体验者提出后背门开度过高，小个子人体无法够到关门拉手、背门关闭操作不方便的问题。

为解决以上问题，作者先后进行了中外人体尺寸的对比分析，以及同类车型后背门开启高度的竞品分析。综合车型目标用户人群的特点以及同类车型对标尺寸，对后背门开启高度进行了修正，最终解决了这一问题。

在此基础上，对使用的后背门开启高度设计标准的局限性，对于后续车型在进行后背门高度设定时，也给出了意见建议。并就标准与对标的重要性进行了论述。

2 乘用车后背门开启高度一般要求

汽车的布置设计，都是以人为中心、以满足人的各种舒适性需求及使用需求为目的的设计。乘用车后背门开启高度在设定时，通常满足如下要求:(1)开启的后背门应在5%女性手伸及范围内，即小个子人体要能方便地操作(关闭)后背门;(2)开启的后背门在高度方面应确保满足95%男性头部活动线路的要求，即高个子人在接近打开的后背门区域时，不会碰头。如图1所示。

不同的人体数据库对应95 百分位人体是有差异的。因此，需要根据实际情况选取合理的人体尺寸进行设计［1］。

目前国内外已经建立了一系列的人体尺寸数据库，包括中国成人尺寸数据［2］、美国汽车工程师协会(SAE)人体数据［3］、美军人事调查(ANSUR88)数据、美国国家安全局(NSA)数据库以及日本、德国、芬兰、欧洲人体尺寸数据库等［4］。

图1 后背门开启高度限制区域

近年来，国内在进行汽车乘员舱布置设计时，通常使用SAE 95th 人体［3］进行布置设计。相应地，后背门开启高度设定时，也使用与SAE 人体尺寸数据作为标准进行设计。

3 S 车后背门高度设计及实车评价问题

3.1 S 车后背门高度初始设计

S 车在进行后背门开启高度设计时，初始设计值如表1 所示，其中高度数值均为汽车整车整备质量状态下，后背门拉手盒高度指后背门拉手盒下边缘的离地高度，后背门开启高度指汽车纵向平面上后背门开启时后背门底面(后背门内饰板或后背门锁体等)最小离地高度。S 车由于后背门锁体本身较突出，使后背门开启高度相对于后背门内饰板降低。

表1 S 车后背门高度设计 单位:mm

3.2 工程样车评价问题及后背门高度调整

首轮工程样车试制中，在组织对整车进行主观评价时，参与评价者覆盖从5%到95%的人群，身高在1.5 m 左右的小个子女生提出了后背门高度偏高、关闭操作不方便的问题。

为兼顾高个子不碰头的要求，在进行后背门高度调整时，通过调整气弹簧，只是将后背门开启角度减小2°，使后背门开启高度降低。调整后的后背门离地高度值与初始设计值的对比情况如表2 所示。

表2 S 车后背门高度第一次调整及对比 单位:mm

3.3 工装样车评价问题

由于S 车本身尺寸小，车型潜在用户中身高在1.55 ～1.65 m 的小个子女性占有相当比例。在工装样车试制时，项目组专门组织了11 个身高1.55 ～1.65 m 的小个子女生对后背门开启高度进行了主观评价。

评价情况见表3。后背门高度偏高，后背门高度偏高、关闭操作不方便的问题被再次提出，11 个女生中有10 个女生提出此问题。

表3 S 车后背门高度实车评价情况

4 基于对标及人体尺寸分析的S 车后背门高度确定

一边是潜在用户提出的问题，一边是基于SAE 人体尺寸的国外汽车公司的设计标准，两者之间存在明显矛盾。根据标准设计出来的后背门高度，遭到了来自车型潜在用户的抱怨。为解决这一矛盾，找到整改方向，先后进行了针对后背门高度的对标及分析工作。

4.1 S 车后背门高度对标及分析

与S 车外形尺寸接近的同类车型相对较少。表4 所示为后背门高度对标情况。这些车有自主品牌车型，也有国内合资车型、进口车型。

表4 S 车同类车型后背门高度对标 单位:mm

从对标情况看，与S 车外形尺寸接近的同类车型，在进行后背门高度设计时，均没有按照SAE 人体尺寸来保证小个子女性人体的手伸及性以及高个子人体的不碰头要求。基于SAE 人体尺寸的后背门开启高度设计标准，并没有在这些车型中得以应用。由此可以看出，这一标准本身并不完全适用于所有车型，S 车的后背门开启高度设计并不一定需要满足该标准。

4.2 基于中国人体尺寸及用户人群的S 车后背门高度分析

从人体尺寸角度对后背门高度设定使用人体尺寸数据分别来自SAE 标准［3］及国家标准［5］。

表5 是SAE 与国标人体身高的对比情况，可以看出，两者之间还是存在不小差距的。涉及到与人体尺寸相关的设计能否直接照搬国外汽车公司的标准值得推敲。

表5 SAE 与国标人体尺寸对比 单位:mm

图2 5%女性伸手高度

下面结合人体关节尺寸进一步分析5%女性对后背门开启高度的要求。图2 是5%女性站立在打开的后背门后方伸手关闭后背门的姿态。为保证操作者能够方便地关闭后背门，后背门关门拉手盒离地高度必须低于5%女性踮脚手伸及高度Hmax。5%女性踮脚状态手伸及高度Hmax计算公式如下:

其中:H——5%女性不踮脚时手伸及高度;

H1——5%女性髋关节高;

H2——5%女性中指指尖至肩关节高;

ΔH——踮脚高度增加值，取ΔH=85 mm。

5%女性中指指尖至肩关节高H2 公式如下:

其中:H21——5%女性肩关节至髋关节高;

H22——5%女性中指指尖至肩关节高。

表6 是SAE 与国标5%女性关节尺寸及手伸及高度的分析对比。可以看出，同一百分位的人体，SAE 和国标在手伸及高度数值上的差别还是很明显的。

表6 5%女性手伸及高度分析对比 单位:mm

4.3 S 车后背门开启高度的确定

与S 车外形尺寸接近的小型车后背门开启高度(表4)均较低，无法满足高个子人体不碰头的要求，这些车型没有按照所述的一般要求进行后背门开启高度的设定。

S 车面向国内市场，且因为外形尺寸较小、内部空间有限，用户群体主要集中身高在1.55 ～1.65 m的女性群体是其主要目标客户，而不是95%这样的高个子人体。按照一般要求进行后背门开启高度设定，正是导致小个子人体抱怨的原因。

基于以上两点，S 车后背门开启高度应优先保证身高在5%左右人群后背门高度的手伸及要求，而不是95%人体的不碰头要求。基于对标及分析情况，后经项目组总工等领导评审决策，S 车后背门开启高度最终设计值如表7 示，后背门开启高度的调整通过调整气弹簧参数、减小后背门开启角度实现。

表7 S 车后背门高度最终设计值 单位:mm

S 车后背门拉手盒离地高度设定为1 800 mm，具有以下特点:

(1)与同类车型拉手盒离地高度接近(表4);

(2)由表6 可知，SAE 5% 女性人体(身高1.55 m)不踮脚手伸及高度H =1856 mm。拉手盒离地高度调低至1800 mm，身高在1.55 ～1.65 m 的小个子人体，不用踮脚就可以轻松够到，关门操作便利;

(3)S 车1 800 mm 的拉手盒离地高度，后背门开启后的最小离地高度为1 773 mm。按照鞋跟高度25 mm 计算，净身高1.74 m 及以下的人在接近开启的后背门时，不会出现碰头的问题。1.74 m 的身高与国家标准［2］18 -60 岁男子群体90 百分位身高(1.754 m)接近。

5 讨论

从本文的对标分析看，基于SAE 人体尺寸的后背门开启高度设定标准，并不适用于所有车型。汽车设计时不能机械地套用现有标准。汽车的各类标准都是一段时间、一定条件下的经验总结，不一定适用于所有车型、所有情况。在充分尊重标准的前提下，不排除特殊情况下需要突破已有的标准规范，但必须慎重行事，需要进行充分的分析、论证以及评审工作。

在汽车设计中，不能仅仅局限于满足标准。在遵循、满足已有设计标准、规范的同时，还需要重视和同类车型进行对标分析，通过对标找差距，以确保自身设计的先进性、适宜性。［6］

我国人体数据相对陈旧，汽车人机工程相关的标准相对匮乏，无法适应汽车设计的需要。因此导致国内在进行汽车布置设计时，广泛采用了SAE 人体尺寸及相关标准。在汽车市场日益细分、需求日益多样化的今天，急需建立一套包括中国人体尺寸等基础数据在内的满足汽车设计需要的国家标准体系，以便更好地满足目标客户的各种需求，改善客户体验。

6 总结

基于SAE 人体尺寸的后背门开启高度设定标准，不适用于所有车型。鉴于当前国内人体尺寸数据相对陈旧，以及各车型项目用户人群的差异性和设计目标的多样性，在进行后背门高度的设定时，建议在依据标准设计校核的同时，结合与同类车型的对标确定。