基于主客觀一致性分析的汽車按鍵舒適性研究

華猛

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣州511434）

0 引 言

隨著人們生活水平的提高，汽車日益成為家庭的首選出行工具，人們對汽車品質要求的提升，使得主機廠在保證汽車性能的同時，不斷加大對產品細節的優化。汽車按鍵開關作為駕乘人員頻繁操作的人機接口[1]，其手感的好壞直接影響駕乘人員的品質感受。但是，目前主機廠中對于按鍵手感的定義多基于設計經驗，并未結合駕乘人員的實際操作及客觀參數的對應，導致產品投入市場后，抱怨較多。因此，本文選取不同品牌的車型開關，結合主觀評價及客觀測試，提取按鍵設計中的舒適性影響因子，并定義舒適性設計指標，從而指導按鍵開關的舒適性開發，提升產品設計品質。

1 主觀評價

通過篩選特定人群，對汽車的按鍵開關操作進行打分，采用權重因子法處理，得出結果作為舒適性研究的指標。

1.1 權重因子法

評價人員的主要篩選因素為性別、身高和體重，根據3個因素在中國人群的分布比例，得出對應因素的加權系數，評分分別加權后相加即為綜合評價得分[2]。

式中：F為綜合評分值；a為性別權重；b為身高權重；c為體重權重；d為實際評分；i為評價人數。

1.2 評價人員選取

綜合考慮評價人員的性別、駕齡和身高，篩選出17人（男性13人，女性4人）,人員信息分布見圖1和圖2。

圖1 評價人員身高/體重分布

圖2 評價人員駕齡分布

1.3 評價車型

本次共選擇8款車，涵蓋自主及合資產品，具體為Benz、Audi、BMW、Volkswagen、Toyota、Buick、Volvo 和自主品牌XX，評價對象為按鍵開關的手感。

1.4 評價說明

評分采用10分制，分值說明見表1。

表1 主觀評價得分表

評價活動為靜態。上車前由專人介紹評價內容及得分說明，上車后按要求操作相關開關并填寫問卷打分。

2 客觀測試

采用開關類機器人測量設備（如圖3）測試開關物理參數，將測試開關固定在工裝夾具上后，編程調試測試軌跡，得到按鍵的進程、回程曲線及相關特性參數，如圖4所示。

圖3 按鍵測試系統

圖4 按鍵行程與力曲線

3 主客觀一致性分析

3.1 主觀參數分析

對主觀評價打分加權處理，得到按鍵開關手感的主觀評分結果（如表2）。

表2 主觀評價得分表

3.2 手感風格定義

8款車的測試手感曲線如圖5和圖6所示。可以看出，8款車的按鍵開關手感曲線明顯分為兩種風格：1）風格1（如圖5）。按鍵總體行程短，峰值點與波谷點行程較近，按鍵力度較大，主觀感受為按鍵按壓時較為短、硬，聲音較為清脆，觸發單元多為微動開關，成本稍高。2）風格2（如圖6）。按鍵總體行程稍長，峰值點與波谷點行程較遠，按鍵力度較小，主觀感受為按鍵按壓時較為長、軟，聲音較為沉悶，觸發單元多為橡膠墊式，成本相對較低。

圖5 按鍵特性曲線-風格1

圖6 按鍵特性曲線-風格2

因此為提取按鍵的舒適指標，需根據按鍵類型分別進行研究。首先定義按鍵風格如下：風格1為硬朗型開關；風格2為舒適型開關。

3.3 客觀指標提取

按鍵特性參數[4]有峰值點行程S1、峰值點力F1、波谷點行程S2、波谷點力F2、總行程S3,以及手感值[5]（（F1-F2）/F1×100%），如圖7所示。

由評價可知，感知較為明顯的點為P1點的力和行程，P2點的力和行程，總行程一般受限于按鍵的機械結構，對實際手感影響不大，因此選取客觀指標為：手感值、F1和S2。

3.4 舒適指標設定

3.4.1 風格1

提取按鍵的手感值如圖8所示，可以看出，BENZ 的手感值為30%～40%，Audi的為9%～15%，Volvo的為35%～45%，BMW的為40%～50%,可見，除了Audi的手感波動范圍較小外，其余3臺車開關手感值均在30%～40%左右，經評價，Audi的開關按入感較淺，為提高舒適性，設定手感值為（30±10）%。

圖7 按鍵特性參數

圖8 手感值參數對比

圖9 F1參數對比

圖10 S2參數對比

圖11 手感值參數對比

圖12 F1參數對比

圖13 S2參數對比

3.5 樣件驗證

如上進行目標設定后，制作樣件進行參數驗證，并進行主觀評價打分，結果如圖14所示?？梢园l現，樣件的得分明顯高于更改之前的得分。因此，可以認為上述目標設定有一定參考價值。

圖14 樣件評價結果對比

4 結 論

為研究汽車按鍵開關的舒適性，提高操作手感，本文以美系、日系、德系及自主品牌的8款車的按鍵開關為研究對象，采用主觀評價和客觀測量的對比方法，提取出按鍵風格及特性參數，并給出參數的設計范圍：1）硬朗型風格開關。手感值為（30±10）%；峰值力為（4±1）N；波谷行程為（0.8±0.1）mm。2）舒適型風格開關。手感值為（50±10）%；峰值力為（3±1）N；波谷行程為（1.2±0.3）mm。

經過樣件驗證，此特性參數范圍可以指導汽車按鍵開關的舒適性設計。