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浅述汽车门饰板人性化设计理念

近年来受全球经济放缓及新冠疫情的影响,整个汽车行业的下行压力增大。中国自主品牌在整体承压,面临大洗牌的状况下[1],唯有通过深挖消费者需求,提升自身产品竞争力,才能在汽车寒冬中逆袭。汽车内饰与消费者日常用车息息相关,人性化的设计能极大提升消费者对品牌的好感度。对用户体验的设计已研究多年,曹维福论述了从内饰的形态设计、色彩设计、灯光设计等方面的优化原则[2];周甘华、王书等人研究了基于用户体验的汽车内饰的发展趋势,从用户体验模型进行分析[3]。但以往研究着重于整体内饰宏观设计原则论述,对于具有内饰零件的设计要点鲜有提及,本文聚焦于汽车门饰板系统的人性化设计要点的研究,给出了门饰板设计中的几点思考。


01

门饰板系统介绍


门饰板系统是指安装在前后侧门钣金上,在车内侧起遮挡修饰作用,并具有一定操作、倚靠、保护乘员安全、储物等功能的内饰零件;同时门饰板系统还承载电器开关,高音喇叭等电器零件的安装。


门饰板系统通常由多个分零件件通过焊接、螺接等方式组成。依据造型和配置有不同,零件分块会有差异,如图1所示主要包括:上装饰板、嵌饰板、扶手、开关面板、本体、地图袋、内开拉手等零件。门饰板系统在乘客日常驾车过程中提供紧密接触,贴近消费者的结构设计能为乘员提供安心享受的乘车环境。


02

舒适性设计


门饰板为乘客提供侧面依靠与支撑,大面积软质零件设计,极大满足了乘客身体肩、肘、手臂各部位对舒适的要求。目前软质包覆的种类丰富,如手工包覆、热压覆合、真空吸附、kimekomi(压边工艺)、低压注塑,根据整车风格会采用不同工艺。上装饰板既要与仪表台的造型风格衔接,又同时要为肩部提供依靠。通常会采用了阴模吸附(IMG)工艺来生产。这种工艺能使产品兼具高光泽度和皮纹饱满的优点,又能提供柔软的质感。



嵌饰板及扶手是为胳膊提供舒适的休息空间,需要零件柔软富有弹性,兼顾成本因素,常选用带有发泡厚度的PVC表皮。此外,考虑到手肘支撑的特殊手感,可以在扶手位置增加PU 发泡层来满足,发泡厚度推荐≥10 mm。



要达到舒适的手感,可以通过控制发泡层的密度来实现软硬质感。设计阶段,采用不同的表皮与发泡层厚度组合,通过一系列工艺参数设计[4],进而选择最优设计方案。


03

精致性设计


精致的产品一向受到消费者青睐,门饰板通过缝线、装饰条等搭配,能为消费者带来亲切的主观享受。缝线可以在包覆表皮上勾勒出不同的线型和色彩,呈现出多样的风格,图4 列出了常用缝线类型。



针对不同表皮的材质、厚度及缝合形式,对应选用不同缝线的间距、粗细、缝纫方式,能够设计出更人性化的风格。装饰条的设计引入,则进一步提升门饰板精致档次。装饰条从最早的桃木纹,发展到现在具有触感的仿木纹,都离不开装饰条生产工艺的提升。目前主流采用的模内嵌件注塑(INS, Film Insert Molding),能给消费者带来丰富多彩的图案种类。图5 展示了INS 工艺可以将印刷好的片材先进行预成型并裁剪后再放到模具中,在注塑成型的同时实现产品装饰的工艺。由于图案可以预先印刷在膜纸上,因此INS 工艺几乎可实现任意图案的装饰。



04

空间性设计


门饰板空间设计主要包括人机空间和储物空间,用心的设计能提供便捷的体验。人机空间设计主要是根据不同人体的尺寸和使用需求,设计适合于消费者使用的结构[5],以达到最佳操作手感。不仅包括内扣拉手、扶手、拉手盒、把手布置位置设计要满足人机工程要求,如图6所示;还包括内开拉手手柄尺寸、操作空间尺寸、拉手盒尺寸设计等,通过在拉手盒位置增加随手型的结构,能提升消费者使用的舒适度。参考图7要求,考虑到乘客手指在操作中的舒适性,要对各种类型的拉手操作尺寸对标验证,设计出最适合人机操作的尺寸



门饰板的地图袋承载了消费者们储物的期望,充裕的地图袋空间设计必然能拓展消费者用车场景。设计时要对市场上不同尺寸饮料瓶等尺寸进行收集整理,更需要对储物的取放过程进行校核设计,结合人机工程要求,设计出便于取放的地图袋结构。



此外,门饰板上增加卡槽、储物盒、雨伞槽等优秀设计也越来越多应用,设计过程中要综合考虑人机、结构等限制,增加门饰板储物空间的多样性。


05

安全性设计


车辆发生侧面碰撞时,门饰板与乘客直接接触,任何设计的瑕疵都将带来致命的后果。门饰板的侧碰防护性能是设计的核心,体现出主机厂对于消费者安全的负责。在侧碰过程中乘客的肩部、腹部、骨盆3 处最易受到伤害,如图8 所示。主流门饰板设计采用“碰撞能量吸收”的理念,在各体侧碰风险区域做吸能设计。针对人体肩部和腹部区域,门饰板与钣金间保留适当的安全缓冲距离,可以在碰撞时形成重要的缓冲空间。考虑到扶手区域需要满足支持刚度和舒适性等要求,则可以通过内部结构破坏吸收能量来达到保护乘客腹部安全的作用,如增加弱化槽、结构挖空等方案实现。


而在人体臀部区域,门饰板背面增加防撞块(吸能块)结构。防撞块的布置和尺寸的设计需要结合整车的碰撞要求确定。侧碰过程中,防撞块的设计,能够有效地推动人体发生侧倾,又进一步降低腹部收到的冲击力。防撞块可以采用PU 发泡体与本体焊接而成;也可以与地图袋设计成PP 材质的一体结构,降低成本。



对门饰板碰撞性能的研究了许多年,常通过工程设计中的CAE (计算机辅助工程)来指导结构设计,再通过实物零件碰撞试验验证分析结果,修正CAE 参数[6-8]。不断积累数据,能得到有效的仿真分析结果,从而指导设计,降低成本与周期。


06

结论


门饰板系统设计体现了主机厂对精工极致的追求、对顾客需求的负责、对工匠精神的坚持。越来越多公司已经将用户体验作为开发的重点,许多新技术如3D mash 材料的应用、发光饰条等已经在门饰板上应用,极大提升消费者用车体验,人机交互理念逐步形成[9]。正如胡海中研究称[10],设计时应当从内饰外观品质、结构造型以及功能配置和技术工艺与选料等多个方面着手,这样才能提高内饰设计的人性化、个性化水平。

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