汽車座椅舒適性設計及評價方法探討

侯輝， 彭志軍， 張田程， 盛先志， 王曉楠

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，合肥230601）

0 引言

伴隨著汽車產業的快速發展以及人們收入水平的不斷提高，汽車已成為人們日常生活中最為重要的交通工具，而汽車座椅的舒適度也成為人們購買汽車所重視的指標之一。汽車座椅作為直接與乘員接觸的部件，其舒適度評價是汽車座椅舒適度研究的核心問題。

1 舒適性定義

舒適是人與環境之間在心理、生理和物理上相對平衡的狀態，當人體感覺到平衡時，則可稱之為舒適；若一旦感覺因外在因素而被打破平衡時，則可能認為有不舒適的感覺產生[1]。

座椅舒適性分為靜態舒適性、動態舒適性及操作舒適性。座椅與人體的匹配關系和為乘員提供坐姿的舒適程度，稱為靜態舒適性。人體承受來自支撐面（腳部/臀部/背部）傳給人體的振動而引起的舒適性問題，稱為動態舒適性。駕乘者進行駕乘操作時的舒適性程度稱為操作舒適性[2]。靜態舒適性主要研究座椅尺寸及相關調整參數，動態舒適性主要研究座椅的隔/減震設計、對人體的支撐部位及力度是否合理，操作舒適性主要研究座椅操縱裝置布局是否合理。

2 舒適性設計

汽車座椅舒適性主要與座椅輪廓面、座椅面料、發泡、骨架、功能及操作間隙等相關。座椅輪廓面會影響包覆性及支撐性，座椅的面料及發泡軟硬度會影響觸感，座椅的骨架影響振動的傳遞及安全，座椅的功能如腿托、腰托等會影響駕乘舒適度。故汽車座椅舒適性開發主要從空間位置、座椅參數、座椅結構、材料（發泡，面套）及人機工程五方面進行設計。

2.1 空間位置

圖1 經過R點的縱向中心平面

圖2 靠背沿軀干線及坐墊沿大腿線處的斷面

空間位置根據SAEJ1100《機動車輛尺寸》要求進行定義，與座椅相關的，主要有駕駛員腿部空間、乘客腿部空間、后排膝部空間、頭部空間、肩部空間、進出腳部空間、坐高及方向盤到大腿中心線的距離等。

2.2 座椅參數

座椅參數從座椅的斷面檢查，以前排座椅舉例，見圖1及圖2。

2.3 座椅結構

座椅結構主要檢查假人與骨架的距離及發泡與骨架間的配合關系。一般壓陷量50%時，假人靠背與骨架距離要求≤35 mm；假人臀部與骨架距離要求≤55 mm，最低點≤75 mm。發泡與骨架間用無紡布降噪，骨架尖銳部分粘貼無紡布。

2.4 發泡及面套

發泡的密度、硬度計壓陷量需滿足一定的要求，見表1。

表1 發泡性能要求

面套材料的選擇會影響外觀、觸感及透氣，面套的吊緊位置影響外觀及乘坐的觸感，面套復合層厚度影響H點位置及乘坐的軟硬度。與人體接觸的部位，盡量選擇觸感及透氣較好、復合層較厚的面套。

2.5 人機工程

人機方面主要考慮座椅調節手柄與周邊環境間的間隙。座椅側邊上功能調節手柄布置在易操作區域，距離內飾板間隙≥45 mm，移動過程中距離門板≥45 mm；座椅前端滑軌解鎖手柄，與地毯間隙≥35 mm，超出座椅坐墊前端10 mm；座椅坐墊與副儀表臺間隙整個行程中最小間隙≥5 mm；前排座椅靠背輪廓面距離內飾板≥60 mm。

3 舒適性評價

座椅舒適性評價分為靜態及動態評價兩種。靜態評價有主觀及客觀兩種形式，主觀是通過評價成員打分，客觀是通過Xsensor壓力傳感器測試數據。動態評價，通過車輛在不同路面工況下行駛，由評價成員根據駕乘感受評分。

3.1 主觀評價

主觀評價組成員要求見表2，靜態主觀評價主要關注面料的觸感、頭/肩/腿/腳部空間、發泡軟硬度、座椅的支撐性及包裹性、手柄的操作空間及操作力等方面，與設計關注的要素一一對應，見表3。動態評價相對于靜態評價增加抖動及異響等相關指標。每一評價指標分為不同的等級，不同等級對應不同的分值。最后統計評價成員的評價信息，通過加權法得出每個評價指標的分值及整椅得分。通常情況下，主觀評價需要兩款及以上車型同時進行，便于進行對比評價。

表2 評價成員要求

表3 評價指標

3.2 客觀評價

客觀評價用Xsensor壓力傳感器進行數據采集，借助傳感器自帶的軟件獲取需要的數據，見圖3。通過對試驗數據進行處理，得到一系列的量化指標最大壓強、平均壓強、接觸面積、總壓力不對稱系數、縱向壓力分布曲線和縱向壓力中心坐標等[3]。通過這些量化指標，找到壓力集中的地方，并與主觀評價結果對比分析，進行設計參數的修正。

圖3

4 結論

在座椅產品設計階段，通過控制座椅主要參數來保證座椅產品舒適性。在座椅產品驗證階段，采用靜態和動態舒適性評價相結合的方法，對最終產品進行靜態和動態的舒適性評價，深入發現并解決各種路況中出現的座椅舒適性問題，進一步提升座椅產品的舒適性等級。

［參考文獻］

[1] CORLETTEN，BISHOP R P.A technique for assessing postural discomfort [J]Ergonomics,1976,19：175-182.

[2] 王光南.現代汽車座椅舒適性研究[D].上海：上海交通大學,2015.

[3] 張志飛,袁瓊,徐中明,等.基于體壓分布的汽車座椅舒適性研究[J].汽車工程,2014(11)：1399-1404.