华鑫，李江，申成振，靳家琛，蔡勋勋

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

某商用车转向系统的人机优化研究

华鑫，李江，申成振，靳家琛，蔡勋勋

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

随着日常生活品质的提升，商用车驾驶人员的年轻化，对商用车的美观、舒适性等都提出了更高的要求；文章通过对市场上用户的需求关注出发，通过人机优化分析，对转向舒适性能进行优化、改进。

转向管柱；人机优化；角度；高度

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.012

CLC NO.:U461.4 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-35-02

前言

汽车转向系统是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系,驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转弯运动状态，或者保障上述两种运动状态相互转换。转向系统由转向盘、转向传动轴、转向器、转向直拉杆、转向梯形、转向节、前轴、轮胎等基本部分组成，并称之为机械转向系。有些汽车还装有动力转向器、转向减振器和管柱溃缩吸能防伤机构等。从上面对转向系统的介绍可以看出，这是驾驶员驾驶过程中接触最多的部件之一，因此从驾驶员的使用角度,对此提出了更高的人机舒适性需求。

根据对市场上用户驾乘某公司重型商用车型的改进需求调研：该款车型的转向，需进一步改善操纵费力和导致的胳膊酸疼问题，存在长时间驾驶用户不舒适的情况，用户并对转向管柱的上下调节位置提出改进建议。该公司高度关注用户存在和潜在的舒适性提升的需求，成立了专项小组进行问题分析和性能提升工作。该工作组从客户体验角度的正向开发并结合人机工程的优化手段，完成了此问题的优化和改进。改进前后的转向系统人机布置分别见图1和图2。

图1 改进前人机布置

图2 改进后人机布置

1、转向系统的人机分析

借助CATIA DMU 运动仿真分析软件DPFMEA和质量功能展开工具，对市场用户反映的转向系统不舒适问题进行分析，问题主要集中在：方向盘高、调节范围窄和仪表视野不佳三个方面。针对以上三个方面我们对市场车辆的设计进行的优化分析如下：

a）转向管柱方向盘中心到驾驶员踵点高度：原始高度为856mm。见图3。

图3 转向管柱方向盘中心到驾驶员踵点高度

b）转向管柱角度及调节范围：设计角度25°，前后调节量8°，上下调节量75mm。见图4。

图4 转向管柱角度及调节范围

c） 转向管柱目前设计位置组合仪表视野：角度存在遮挡，距离R点500mm。见图5。

图5 组合仪表视野

通过人机分析可以发现，可以在这三个方面进行优化。

2、针对舒适性的优化提升措施

设计改进的优化原则参考汽车行业通用的SAE标准设计（SAE J833），基于调研卡车司机卡车驾驶习惯，研究分析驾驶者最舒适的驾驶角度姿态，对转向操纵系统进行优化。新改进的转向系统以第50%人机布置最优为准则，涵盖90%的驾驶人群。 提出以下改进提升措施。

a）转向管柱方向盘中心到驾驶员踵点高度：改进后高度为807mm。见图6。

图6 优化后转向管柱方向盘中心到驾驶员踵点高度

b）转向管柱角度及前后调节范围：角度38°，前后调节量20°，前后调节量70mm见图7。

图7 优化后转向管柱角度及调节范围

c）转向管柱优化后设计位置组合仪表视野：无遮挡，距离R点491mm。见图8。

图8 优化后组合仪表视野

通过对目前的设计和优化后的设计结果，人机参数对比可以看出：优化后的转向系统调节参数，调节范围更大，适用人群更广；角度调节范围由10°变更为20°；设计倾角由25°调整至38°；高度调节行程70mm，方向盘设计高度807mm。

优化后的设计改进已体现在市场车辆中，驾驶员认可了转向系统的改进，改进工作得到了良好的效果。

3、结论

随着商用车技术的不断成熟，驾驶员的年轻化，这些改变都对商用车提出了更高的要求，尤其是在舒适性方面，成为现在驾驶员评论一款车好坏的一个重要标准，关注用户和正向设计是目前商用车设计及优化提升的方向和潮流。

本文就是基于对用户的高度关注，关注用户群体对车辆的舒适度需求，来拉动企业的正向设计，借助人机工程等工具实现了设计的优化和产品性能的提升。此次通过对转向系统的优化可以看出，优化后的转向系统明显更符合人机工程，也充分满足了驾驶员对舒适性的要求；这一点在后期的驾驶员使用感受中得到了更好的验证。

[1] 丁玉兰.人机工程学（第四版） [M].上海交通大学出版社,2011.

[2] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2010.

[3] 施建.CATIA DMU 设计优化[M].北京:清华大学出版社,2010.1.

A Commercial Vehicle Steering System Of The Man-machine Optimization Research

Hua Xin, Li Jiang, Shen Chengzhen, Jin Jiachen, Cai Xunxun
( Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200 )

With improving the quality of the daily life, and commercial vehicle drivers yonger, and beauty, as well as the comfort of commercial vehicles are put forward higher requirements; This article through to the needs of users on the market focus, through the analysis of man-machine optimization, optimize the steering comfort performance and improvement.

Steering Column; The Man-machine Optimization; The Angle; Highly

U461.4

A

1671-7988(2016)01-35-02

华鑫，就职于陕西重型汽车有限公司，主要研究整车设计、载货车平台设计。