浅谈商用车主驾驶座椅扶手设计

马贺贺

（徐州徐工汽车制造有限公司，江苏 徐州 221000）

引言

随着我国经济的发展，重卡长途运输行业不断繁荣，长途高速驾驶时间加长，驾驶员需长期保持驾驶姿势，易产生腰背及脊椎疲劳。如何减轻脊椎负担，减轻驾驶员长距离行驶疲劳，提高座椅的驾乘舒适性，成为一个重要的产品提升方向。本文主要是对商用车主驾驶座椅配备扶手功能，提高舒适性进行的相关设计校核。

1 座椅扶手的应用分析

1.1 扶手地对标分析

通过分析国内外主流品牌商用车主驾座椅均有扶手功能，且扶手的布置形式基本一致，座椅右侧均布置座椅扶手，部分品牌座椅左侧也布置有扶手；座椅扶手均为可调节式扶手，通过螺栓装配在座椅靠背侧面；在使用时放下，在上下车等影响操作方便情况下将扶手抬起，整个结构简单，操作方便。

1.2 扶手布置的分析

根据对竞品座椅地对标分析，同时对驾驶员的驾驶习惯调查统计，在长途驾驶工况下，司机由于长期久坐脊椎酸痛，均习惯于单手握方向盘驾驶，另一只手依靠在左侧门饰肘托上或者依靠在座椅扶手上，来减轻脊椎的压力；由于车门饰板肘托可提供扶手支撑点，同时座椅左侧扶手对上下车方便性影响较大，故只增加座椅右侧扶手功能；且采用可调式扶手结构，提高主驾驶位置到驾驶室内侧的通过性。

图1 竞品分析

2 扶手的布置校核

2.1 扶手的布置设计

扶手可以给司机长途驾驶提供舒适的肘部支撑点，缓解背部的疲劳，提高驾乘的舒适性[1]；如果扶手的布置位置不合理，不仅无法起到扶手的功能，而且对正常驾驶、换挡、转向等操作都会产生一定影响，故需对扶手的位置进行详细设计，同时对驾驶舒适性及操作舒适性进行分析。

在对扶手进行布置时，应注意以下几点：（1）使手臂处于合理舒适位置，各关节在舒适允许角度范围内；（2）扶手布置高度影响手臂支撑点状态；（3）扶手距离座椅中心的距离影响手臂展开的角度；（4）扶手长度影响手臂的舒适性区域；（5）扶手的表面硬度影响接触时的舒适性；（6）扶手的最小宽度影响对手臂的支撑面积，其中扶手的高度和距离中心的宽度是关键的控制尺寸[2]。

图2 扶手布置设计要点

现有扶手长度为380mm，宽均为64mm；扶手上部表面发泡较软，尾部为调节旋转轴，旋转轴与靠背连接。

对扶手进行布置分析，通过其端部安装结构，将扶手相贴于靠背侧面，其内侧面至座椅 R点中心的横向距离为250mm，结合不同人体大小以及相关推荐值，扶手内侧面至座椅R点的横向距离为220mm～325mm。

图3 布置位置及安装结构

由于扶手在横向的位置与其高度密切相关，在其横向位置确定后进行扶手高度的设计；扶手主要为肘部提供支撑，故扶手应位于肘部以下并在R点以上，结合不同人体大小以及相关推荐值，扶手上表面至座椅 R点的高度距离为165～185mm；同时结合其横向位置，现将扶手布置于距离 H点高度为170mm，横向距离座椅R点中心250mm的位置。

由于扶手长度为380mm，结合不同人体大小以及相关推荐值，扶手上平面与躯干线的交点与扶手最前端水平方向距离不小于200mm，与扶手最后端水平距离不小于50mm，同时为避免扶手在抬起时与肘部干涉，将扶手旋转轴放置于靠近靠背后部的位置处，使扶手最前端距离R点200mm，进行座椅周边空间的校核。

2.2 空间可行性校核

座椅在任意位置应避免与周边零部件产生干涉；增加座椅扶手后座椅在最前最高位置、最前最下位置、最后最高位置、最后最下位置与周边零件间隙应大于 15mm[3]；经过运动间隙检查，座椅在下跳到极限位置过程中扶手与右侧的驻车阀干涉；经过分析扶手与驻车阀干涉5mm，由于座椅为运动件，座椅扶手与驻车阀的间隙应不小于15mm才可避免干涉；对座椅扶手和驻车阀安装结构进行分析，将扶手向座椅内侧移动5mm，驻车阀向左侧移动15mm，可将扶手与驻车阀的间隙增大到15mm，满足使用要求。

同时，扶手与周边方向盘、仪表板的间隙均大于100mm，符合使用要求。

2.3 驾驶舒适性的校核

座椅扶手主要为肘部提供支撑，扶手的布置位置应能满足大部分人群的使用要求，通过对SAE标准下95%、50%、5%三种人体在正常坐姿情况下[4]，左手驾驶车辆，右肘放置在扶手休息工况进行舒适性分析，扶手位置应满足以上三种人体均手臂可自然舒适的放在扶手上；如下图所示，经过对三种人体的设计分析，在扶手上平面距离座椅R点Z向的距离为170mm，扶手内侧Y方向距离座椅R点距离为250mm位置时，手臂均可舒适的放置在扶手上表面，满足不同人体驾乘需求。

同时，扶手上平面与躯干线的交点与扶手最前端水平方向距离不小于200mm，在此范围内肘部均可舒适支撑在扶手上，通过对现有已开发长度 380mm的扶手初步布置分析，该扶手上平面与躯干线的交点与扶手最前端水平方向距离为240mm；通过对三种人体校核，手臂大部分均能得到扶手的支撑，满足较大部分人体使用要求。

图4 扶手使用舒适性校核

2.4 操作舒适性的校核

2.4.1 双手握方向盘驾驶姿态

通过对SAE标准下 95%、50%、5%三种人体在标准坐姿驾驶情况下，右手臂距离扶手的距离，具体如下：

图5 双手操作间隙校核

经过校核，在扶手布置位置满足双手驾驶舒适性的情况下，上述三种人体模型校核扶手与肘部均无干涉情况，满足使用要求。

2.4.2 双手握方向盘转向

通过对SAE标准95%、50%、5%三种人体在双手大幅转向行驶情况下，右手臂距离扶手的距离，具体如下：

图6 方向盘操作间隙校核

经过校核，在向右大幅度双手转向过程中50%以下人体存在右肘与扶手轻微干涉问题，对操作舒适性有一定影响。

2.4.3 换挡操作

图7 换挡操作手柄与扶手间隙校核

①当座椅扶手水平放置使用情况下，操作杆极限操作范围内，换挡球头与座椅扶手距离较小仅有 19mm，手部与扶手干涉情况产生，影响正常换挡操作。

②扶手抬起与靠背平行情况下进行换挡操作，通过对SAE标准95%、50%两种人体在极限换挡情况下，右手臂距离扶手的间隙，具体如下：

图8 扶手收起与肘部间隙校核

经过校核：95%人体极限换挡情况下扶手与肘部有14mm间隙，50%人体，扶手与肘部刚好相贴，存在干涉风险，不满足使用要求；通过将扶手在靠背的安装位置向后平移30mm，在保证扶手的使用舒适性的情况下，提高行驶操作方便性[5]。

2.4.4 小结

座椅扶手的增加，对换挡操作舒适性有一定的影响，综合以上校核，将座椅扶手抬起情况下50%人体进行换挡较舒适，结合重卡司机以男性为主多为50%以上人体，故满足使用要求。

3 结论

通过竞品车型对标，结合门护板有肘托设计可提供左臂休息支点，同时出于上下车方便性角度考虑，主驾驶座椅只采用右侧扶手。

通过对驾驶舒适性和操作舒适性的分析，主驾驶座椅配备右侧扶手，在高速巡航状态情况下将扶手放下，为驾驶员肘部提供支撑点，减轻脊椎的疲劳，其对驾驶舒适性的提升效果明显；但对操作舒适性有一定影响，驾驶员可选择在低速、高频操作工况时收起扶手，以避免扶手对操作的影响。

通过以上分析校核对座椅功能的优化提供一定参考，但需要对座椅扶手功能进行系统的主观评价，以确认对驾驶室舒适性的提升效果和对操作舒适性的影响。