汽车内饰手握件舒适性的截面设计

杨娟 刘灵祥

关键词：手握件;用户使用场景;舒适性;截面轮廓

0引言

随着科学技术的不断进步和人们富有程度的持续提升，自身需求越来越凸显，这就要求产品的设计必须从用户体验的角度出发进行。用户在对汽车的体验过程中，一般会经历以下几个阶段：吸引——探索/熟悉——使用/交互——保持——享受——拥护。一款车型尽管功能强大、配置顶级，但若在使用过程中用户经常感到困惑、使用繁琐或者使用不舒适，用户就很难产生愉悦的情绪，也就很难“享受”到使用该车的乐趣，更难激发用户“拥护”该车品牌的积极情愫。

汽车作为人们出行的重要工具，基于用户体验的汽车设计迫在眉睫。目前国内研究人员已经开展了汽车内饰的基于用户的设计研究，如崔许刚等开展了汽车内饰设计中的人性化因素分析[1];陈杨威等开展了基于用户感知的汽车内饰设计研究[2];姜斌开展了汽车内饰的用户体验设计研究等[3]。汽车内饰手握件舒适性的截面设计正是实现用户体验式设计的行动，将用户层面的终极目标分解为可落实的工程化小目标。

1汽车内饰常用手握件

汽车内饰手握件与日常使用的手握式工具的舒适性要求基本相似，因此可借鉴其外形设计原理。目前国内外研究人员已开展了手握工具外形设计、操作力、肌肉活动和人机操作等方面的工效学研究，如邹宁等进行的抓握操作中手部压力负荷的研究[4];刘孟杰等进行的基于力矩感知的多指精准抓握协调控制研究[5];呼慧敏等进行的手动抓握结构人机适配性实验研究[6];陶国强进行的工具手柄的手抓握有限元模型建立及研究[7];以及龚俊睿进行的手握式工具的分析、改良及人机研究等[8]。

汽车内饰手握件根据操作方式可分为3大类：仅手指操作手握件、全手半握操作手握件和全手全握操作手握件。

1.1仅手指操作手握件

常见仅手指操作手握件有：内饰储物盒解锁扣手、发动机罩和加油口拉索扣手以及座椅解锁调节扣手等。其中内饰储物盒解锁扣手主要包含：仪表台杂物箱解锁扣手、仪表台驾驶员侧储物盒解锁扣手和前排座椅中央扶手箱解锁扣手。

1.2全手半握操作手握件

常见全手半握操作手握件有：前排座椅中央扶手箱盖、座椅手动调节手柄和门板关门扣手等。

1.3全手全握操作手握件

常见全手全握操作手握件有：侧门板上关门拉手、行李舱盖上关门拉手、顶衬上辅助拉手、行李舱地毯拉手和后排座椅折叠拉手等。

2仅手指操作手握件截面设计

2.1内饰储物盒解锁扣手

内饰储物盒解锁扣手一般仅需用户1～3根手指操作即可。

其使用场景如下。

首先，需要满足人机要求，空间满足人体手指操作需求[9]。

其次，操作过程中需方便用力，无打滑现象，也就是要求扣手上施力位置形状需有防打滑设计。

再次，使用过程中需无硌手现象，即扣手成型所需的分型线位置应位于手指不敏感或接触不到的位置，手指可触摸圆角不应太小。

最后，操作过程中扣手要有厚实感，即扣手不能为单壁厚，在满足成型工艺要求下，应尽量增大操作位置壁厚。基于此用户使用场景，兼顾制造可实现性，得出内饰储物盒解锁扣手舒适性的截面轮廓形状（图1）。

基于用户使用场景，提取内饰储物盒解锁扣手截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握区最大厚度;②内部抓握区弧面半径;③内部抓握区接触圆角;④产品分型线所处位置;⑤手指厚度上操作空间;⑥手指长度上操作空间。

2.2发动机罩和加油口拉索扣手

发动机罩和加油口拉索扣手与储物盒解锁扣手相比，用户使用场景基本一致。基于此用户使用场景，兼顾制造可实现性，得出发动机罩和加油口拉索扣手舒适性的截面轮廓形状（图2）。

基于用户使用场景，提取发动机罩和加油口拉索扣手截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握区最大厚度;②内部抓握区弧面半径;③内部抓握区接触圆角;④手指长度上操作空间;⑤产品分型線所处位置。

2.3座椅解锁调节扣手

座椅解锁调节扣手与储物盒解锁扣手相比，操作力明显要大于储物盒解锁扣手的操作力，故用户对操作过程中厚实感的感知更敏感，用户使用场景上基本一致。基于此用户使用场景，兼顾制造可实现性，得出座椅调节扣手舒适性的截面轮廓形状（图3）。

基于用户使用场景，提取座椅解锁调节扣手截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握区最大厚度;②内部抓握区弧面半径;③内部抓握区接触圆角;④产品分型线所处位置;⑤手指厚度上操作空间;⑥手指长度上操作空间。

2.4仅手指操作手握件舒适性的通性截面设计

内饰仅手指操作手握件在用户使用场景基本一致，基于此用户使用场景，设计上要满足4个基本要求，即手指操作空间足够、不打滑、不硌手以及有厚实感。根据手握件所处位置或操作费力程度不同，用户对上述4个基本要求的感知敏感度不同，截面设计上需根据用户敏感度来平衡此4个基本要求，调整影响舒适性的关键尺寸，做到手握件舒适性最优化。

3全手半握操作手握件截面设计

3.1前排座椅中央扶手箱盖

在使用前排座椅中央扶手箱存储物品时，需要全手半握扶手前端打开或关闭扶手箱盖。其使用场景如下。

首先，需要方便全手抓握，保证抓握过程中所有手指无阻挡，抓握操作空间足够。

其次，操作过程中需方便用力，无打滑现象，也就要求扶手上抓握施力位置形状需有防打滑设计。

再次，使用过程中无硌手现象，无法避免的零部件间分界或零件分型线应台阶最小化、应位于手指不敏感或接触不到的位置，手指可触摸圆角应尽可能加大。

最后，操作过程中抓握要有厚实感，即要求扶手上所有抓握位置形状最大限度接近人手的操作姿势，保证全手半握时都能够抓握到实处，最大化接触面积。

前排座椅中央扶手箱盖前端造型基本有2种形式，基于用户使用场景，兼顾制造可实现性，得出2种造型风格的扶手箱盖扣手位置舒适性的截面轮廓形状，分别命名为造型风格01和造型风格02（图4和图5）。

基于用户使用场景，提取造型风格01前排座椅中央扶手箱盖扣手位置中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握区最大厚度;②下部抓握区宽度;③盒式抓握形状宽度;④盒式抓握形状内部接触圆角;⑤盒式抓握形状外部接触圆角;⑥前端抓握区下部接触圆角;⑦前端抓握区上部接触圆角;⑧抓握施力位置厚度;⑨盒式抓握形状内部倾斜角度;⑩盒式抓握形状深度。

基于用户使用场景，提取造型风格02前排座椅中央扶手箱盖扣手位置截面中影响舒适性的关键尺寸为：①前端抓握区厚度;②盒式抓握形状宽度;③盒式抓握形状内部接触圆角;④抓握施力位置厚度;⑤前端抓握区上部接触圆角;⑥前端抓握区下部接触圆角。

3.2座椅手动调节手柄

使用座椅手动调节手柄调节座椅时，需要全手半握此手柄，使用场景与前排座椅中央扶手箱盖基本一致。但由于座椅调节操作力明显要大于前排座椅中央扶手箱盖打开的操作力，故用户对操作过程中方便施力、不打滑感的感知更敏感。基于用户使用场景，兼顾制造可实现性，得出座椅手动调节手柄舒适性的截面轮廓形状（图6）。

基于用户使用场景，提取座椅手动调节手柄截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握施力区凹弧面最大凹陷深度;②下部抓握区内部接触导圆;③抓握施力区凹弧面半径;④上部和下部抓握区倾斜角度;⑤抓握施力区过渡凸弧面半径;⑥下部抓握区外部接触导圆;⑦分型线位置;⑧抓握总厚度;⑨抓握总宽度;⑩上部抓握区接触圆。

使用门板关门扣手关闭车门时，需要全手半握此扣手，其使用场景与前排座椅中央扶手箱盖基本一致。但由于关门时操作力主要为向车内的拉力，且操作力明显要远大于前排座椅中央扶手箱盖打开的操作力，故用户对操作过程中方便施力、不打滑感和操作牢靠以及厚实感的感知更敏感。基于用户使用场景，兼顾制造可实现性，得出门板关门扣手舒适性的截面轮廓形状（图7）。

基于用户使用场景，提取门板關门扣手截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握区最大凸出量[10];②凸出抓握区高度;③扣手总深度;④抓握区弧面半径;⑤抓握区下部厚度;⑥抓握区接触圆角。

3.4全手半握手握件舒适性的通性截面设计

内饰全手半握操作手握件的用户使用场景手基本一致，基于用户使用场景，设计上要满足4个基本要求，即全手操作空间足够、方便施力、不硌手并有厚实感。根据手握件位置、操作受力方式和操作费力程度不同，用户对上述4个基本要求的感知敏感度不同，因此截面设计上需根据用户敏感度来平衡此4个基本要求，兼顾制造可实现性，调整影响舒适性的关键尺寸，做到手握件舒适性最优化。

4全手全握操作手握件截面设计

4.1侧门板上关门拉手和尾门板上关门拉手

使用侧门板上关门拉手或行李舱盖上关门拉手时，需要全手全握拉手，拉力使得侧门或行李舱盖关闭。其使用场景如下。

首先，需要操作空间足够，保证抓握过程中所有手指无阻挡或无碰手现象。

其次，操作过程中需方便用力，保证全手抓握时拉手与手的接触面积尽可能大，也就是最小化拉手截面轮廓上造型大面的数量。

再次，使用过程中需无硌手现象，无法避免的零件间分界或产品分型线，应位于手指不敏感或接触不到的位置且台阶应最小化，手指可触摸圆角尽可能增大。

最后，操作过程中抓握要有厚实感，要求抓握厚度和宽度上尽量做大，尽量接近人体手部自然抓握尺寸。

基于用户使用场景，兼顾制造可实现性，得出侧门板上关门拉手或行李舱盖上关门拉手舒适性的截面轮廓形状（图8）。

基于用户使用场景，提取侧门板上关门拉手或行李舱盖上关门拉手截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握宽度;②抓握厚度;③抓握内部接触圆角;④抓握外部接触圆角。其中细节M处为零件间的分块处理方式（图9），需特别注意如下关键尺寸：①分型线两侧平面宽度;②分型线两侧拔模角;③两零件间匹配面差;④接触过渡圆角半径;⑤两零件匹配位置圆角半径。

4.2顶衬上辅助拉手

使用顶衬上辅助拉手时，需要全手全握拉手，行车过程中急转弯或颠簸路面时，人体手部对拉手的拉力较大，使用场景基本与侧门板上关门拉手或行李舱盖上关门拉手使用场景一致。基于用户使用场景，得出顶衬上辅助拉手舒适性的截面轮廓形状（图10）。

基于用户使用场景，提取顶衬上辅助拉手截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握厚度;②抓握宽度;③抓握弧面半径;④抓握接触圆角。

4.3行李舱地毯拉手和后排座椅折叠拉手

行李舱地毯拉手使用时，需要全手全握住拉手，使得行李舱地毯被拉起，操作力相对较小。在抓握厚实感上与侧门板上关门拉手或行李舱盖上关门拉手相比，要求相对较低，二者使用场景基本一致。从行李舱处操作后排座椅折叠拉手的使用场景与行李舱地毯拉手用户使用场景一致，二者舒适性的截面轮廓形状基本一致（图11）。

基于用户使用场景，提取行李舱地毯拉手和后排座椅折叠拉手截面中影响舒适性的关键尺寸为：①抓握厚度;②抓握宽度;③抓握区上部接触圆角（需兼顾外观匹配要求）;④抓握区下部接触圆角。

4.4全手全握手握件舒适性的通性截面设计

内饰全手操作全握手握件的用户使用场景手基本一致，基于用户使用场景，设计上要满足4个基本要求，即全手操作空间足够、方便施力、不硌手而且有厚实感。根据手握件位置不同和操作费力程度不同，用户对上述4个基本要求的感知敏感度不同，因此截面设计上需根据用户敏感度来平衡此4个基本要求，兼顾制造可实现性，调整影响舒适性的关键尺寸，做到手握件舒适性最优化。

5结束语

汽车内饰手握件根据操作方式可分为仅手指操作、全手半握和全手全握手握件，这些手握件的用户使用场景基本一致，其中用户对全手全握手握件舒适性的敏感度最高，对仅手指操作的手握件舒适性的敏感度相对较低。基于用户使用场景，分解为4个设计目标：操作空间足够、操作方便施力、操作无硌手和操作过程中有厚实或厚重高档感。兼顾制造可实现性和制造成本，根据手握件的操作方式、手握件的位置和操作的费力程度，实际截面设计上需以用户感知敏感度来平衡上述4个设计目标，进而调整影响舒适性的关键尺寸，做到手握件舒适性最优化。

本文通过逐一对某一种或某一类典型内饰手握件的研究，归纳得出内饰手握件舒适性截面轮廓的通性要求，其应用不限于此文所述的手握件，对于其他未提及的手握件同样适用。