基于主客觀(guān)一致性分析的汽車(chē)按鍵舒適性研究

華猛

（廣州汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司汽車(chē)工程研究院，廣州511434）

0 引 言

隨著人們生活水平的提高，汽車(chē)日益成為家庭的首選出行工具，人們對(duì)汽車(chē)品質(zhì)要求的提升，使得主機(jī)廠(chǎng)在保證汽車(chē)性能的同時(shí)，不斷加大對(duì)產(chǎn)品細(xì)節(jié)的優(yōu)化。汽車(chē)按鍵開(kāi)關(guān)作為駕乘人員頻繁操作的人機(jī)接口[1]，其手感的好壞直接影響駕乘人員的品質(zhì)感受。但是，目前主機(jī)廠(chǎng)中對(duì)于按鍵手感的定義多基于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并未結(jié)合駕乘人員的實(shí)際操作及客觀(guān)參數(shù)的對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品投入市場(chǎng)后，抱怨較多。因此，本文選取不同品牌的車(chē)型開(kāi)關(guān)，結(jié)合主觀(guān)評(píng)價(jià)及客觀(guān)測(cè)試，提取按鍵設(shè)計(jì)中的舒適性影響因子，并定義舒適性設(shè)計(jì)指標(biāo)，從而指導(dǎo)按鍵開(kāi)關(guān)的舒適性開(kāi)發(fā)，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)。

1 主觀(guān)評(píng)價(jià)

通過(guò)篩選特定人群，對(duì)汽車(chē)的按鍵開(kāi)關(guān)操作進(jìn)行打分，采用權(quán)重因子法處理，得出結(jié)果作為舒適性研究的指標(biāo)。

1.1 權(quán)重因子法

評(píng)價(jià)人員的主要篩選因素為性別、身高和體重，根據(jù)3個(gè)因素在中國(guó)人群的分布比例，得出對(duì)應(yīng)因素的加權(quán)系數(shù)，評(píng)分分別加權(quán)后相加即為綜合評(píng)價(jià)得分[2]。

式中：F為綜合評(píng)分值；a為性別權(quán)重；b為身高權(quán)重；c為體重權(quán)重；d為實(shí)際評(píng)分；i為評(píng)價(jià)人數(shù)。

1.2 評(píng)價(jià)人員選取

綜合考慮評(píng)價(jià)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(jiàn)圖1和圖2。

圖1 評(píng)價(jià)人員身高/體重分布

圖2 評(píng)價(jià)人員駕齡分布

1.3 評(píng)價(jià)車(chē)型

本次共選擇8款車(chē)，涵蓋自主及合資產(chǎn)品，具體為Benz、Audi、BMW、Volkswagen、Toyota、Buick、Volvo 和自主品牌XX，評(píng)價(jià)對(duì)象為按鍵開(kāi)關(guān)的手感。

1.4 評(píng)價(jià)說(shuō)明

評(píng)分采用10分制，分值說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 主觀(guān)評(píng)價(jià)得分表

評(píng)價(jià)活動(dòng)為靜態(tài)。上車(chē)前由專(zhuān)人介紹評(píng)價(jià)內(nèi)容及得分說(shuō)明，上車(chē)后按要求操作相關(guān)開(kāi)關(guān)并填寫(xiě)問(wèn)卷打分。

2 客觀(guān)測(cè)試

采用開(kāi)關(guān)類(lèi)機(jī)器人測(cè)量設(shè)備（如圖3）測(cè)試開(kāi)關(guān)物理參數(shù)，將測(cè)試開(kāi)關(guān)固定在工裝夾具上后，編程調(diào)試測(cè)試軌跡，得到按鍵的進(jìn)程、回程曲線(xiàn)及相關(guān)特性參數(shù)，如圖4所示。

圖3 按鍵測(cè)試系統(tǒng)

圖4 按鍵行程與力曲線(xiàn)

3 主客觀(guān)一致性分析

3.1 主觀(guān)參數(shù)分析

對(duì)主觀(guān)評(píng)價(jià)打分加權(quán)處理，得到按鍵開(kāi)關(guān)手感的主觀(guān)評(píng)分結(jié)果（如表2）。

表2 主觀(guān)評(píng)價(jià)得分表

3.2 手感風(fēng)格定義

8款車(chē)的測(cè)試手感曲線(xiàn)如圖5和圖6所示?？梢钥闯?，8款車(chē)的按鍵開(kāi)關(guān)手感曲線(xiàn)明顯分為兩種風(fēng)格：1）風(fēng)格1（如圖5）。按鍵總體行程短，峰值點(diǎn)與波谷點(diǎn)行程較近，按鍵力度較大，主觀(guān)感受為按鍵按壓時(shí)較為短、硬，聲音較為清脆，觸發(fā)單元多為微動(dòng)開(kāi)關(guān)，成本稍高。2）風(fēng)格2（如圖6）。按鍵總體行程稍長(zhǎng)，峰值點(diǎn)與波谷點(diǎn)行程較遠(yuǎn)，按鍵力度較小，主觀(guān)感受為按鍵按壓時(shí)較為長(zhǎng)、軟，聲音較為沉悶，觸發(fā)單元多為橡膠墊式，成本相對(duì)較低。

圖5 按鍵特性曲線(xiàn)-風(fēng)格1

圖6 按鍵特性曲線(xiàn)-風(fēng)格2

因此為提取按鍵的舒適指標(biāo)，需根據(jù)按鍵類(lèi)型分別進(jìn)行研究。首先定義按鍵風(fēng)格如下：風(fēng)格1為硬朗型開(kāi)關(guān)；風(fēng)格2為舒適型開(kāi)關(guān)。

3.3 客觀(guān)指標(biāo)提取

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

由評(píng)價(jià)可知，感知較為明顯的點(diǎn)為P1點(diǎn)的力和行程，P2點(diǎn)的力和行程，總行程一般受限于按鍵的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)實(shí)際手感影響不大，因此選取客觀(guān)指標(biāo)為：手感值、F1和S2。

3.4 舒適指標(biāo)設(shè)定

3.4.1 風(fēng)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(jiàn)，除了Audi的手感波動(dòng)范圍較小外，其余3臺(tái)車(chē)開(kāi)關(guān)手感值均在30%～40%左右，經(jīng)評(píng)價(jià)，Audi的開(kāi)關(guān)按入感較淺，為提高舒適性，設(shè)定手感值為（30±10）%。

圖7 按鍵特性參數(shù)

圖8 手感值參數(shù)對(duì)比

圖9 F1參數(shù)對(duì)比

圖10 S2參數(shù)對(duì)比

圖11 手感值參數(shù)對(duì)比

圖12 F1參數(shù)對(duì)比

圖13 S2參數(shù)對(duì)比

3.5 樣件驗(yàn)證

如上進(jìn)行目標(biāo)設(shè)定后，制作樣件進(jìn)行參數(shù)驗(yàn)證，并進(jìn)行主觀(guān)評(píng)價(jià)打分，結(jié)果如圖14所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，樣件的得分明顯高于更改之前的得分。因此，可以認(rèn)為上述目標(biāo)設(shè)定有一定參考價(jià)值。

圖14 樣件評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

4 結(jié) 論

為研究汽車(chē)按鍵開(kāi)關(guān)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(chē)的按鍵開(kāi)關(guān)為研究對(duì)象，采用主觀(guān)評(píng)價(jià)和客觀(guān)測(cè)量的對(duì)比方法，提取出按鍵風(fēng)格及特性參數(shù)，并給出參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍：1）硬朗型風(fēng)格開(kāi)關(guān)。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(fēng)格開(kāi)關(guān)。手感值為（50±10）%；峰值力為（3±1）N；波谷行程為（1.2±0.3）mm。

經(jīng)過(guò)樣件驗(yàn)證，此特性參數(shù)范圍可以指導(dǎo)汽車(chē)按鍵開(kāi)關(guān)的舒適性設(shè)計(jì)。