商用車座椅設計探討

夏攀，陳維維，韓雪

商用車座椅設計探討

夏攀，陳維維，韓雪

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

商用車座椅是直接關系到乘員駕乘安全、舒適和工作效率的關鍵部件。對其連帶到整車設計的研究從未停歇，力求不斷提高駕駛舒適性及其感受。文章首先簡析座椅的主要結構及功能、主要部件的設計原則，最后，對商用車座椅未來發展趨勢進行簡介。

商用車；座椅；設計原則

引言

座椅是商用車駕駛中人身首先且長時間接觸的部件，是“人、車、環境”的組合體。隨著人們對車輛配置要求的提高，對乘坐的安全性、舒適性要求也日益提高。座椅作為商用車內飾的一個重要部分，是集人機工程學、機械振動、控制工程等為一體的系統產品，并成為汽車安全性研究中的重要部件，它的優劣對汽車的舒適性、安全性和汽車內部的美觀性有著至關重要的影響[1]。

1 座椅主要構件及功能

1.1 主要構件

汽車座椅主要組成構件為：座椅骨架、頭枕、靠背、坐墊以及附屬的調節裝置與安全保護裝置[2]。座椅骨架，一般用型材制造或采用鋼板沖壓焊接；頭枕、坐墊和靠背的設計，須基于人體工程學而開展，保證其形狀與人體最大程度的匹配，合理設計布置人體座椅的接觸壓力；調節裝置的主要作用是使人在最舒服的狀態下調節座椅與駕駛操控裝置的相對位置（圖1為某手動式座椅結構解構示意）。

1.2 功能

（1）頭枕，主要作用是支撐并保護人體的頭、頸部，有效緩解頸部疲勞，駕駛活動中，若發生緊急制動或遭遇追尾等情況，頭枕可有效吸收部分力量，緩沖頭部受到的強大沖擊力，繼而保護頭部安全（圖2所示）[1]。

（2）坐墊、靠背，主要是承受強度、舒適性，其次是造型設計。盡可能貼合人體曲線的座椅造型，是緩解駕駛員疲勞度的基本保障。

（3）調節裝置設計，包括座椅的高度調節、前后調節、坐墊傾角調節、座椅靠背調節以及腰托調節等等，目前對座椅舒適性、功能性要求越來越多，所以座椅的調節機構也越來越多。

圖1 手動式調節座椅結構解構示意圖

圖2 頭枕在正常與追尾的位置

2 座椅主要構件的設計原則

座椅的設計原則都是圍繞座椅整體舒適性、安全性進行的，座椅外型尺寸參數必須滿足不同人體的不同需求。

2.1 座墊

座墊設計的要點是座墊深度和座墊側翼的傾角，需保證對臀部穩定舒適的支撐。座墊深度較大，人體軀干為了適應而前移，無法有效支撐腰部，產生疲勞；若座墊深度較小，則大腿因其未得到有效的支撐同樣產生酸痛感。因此，通常座墊深度的設計，必須基于臀部到大腿表面全長的四分之三比例，推薦值為400～480mm。而座墊的傾角主要確保足夠的安全性與舒適性，推薦值為2°～10°。座墊的設計除了完善座墊深度與側翼傾角，其應用材料、軟硬度以及面料的選用也會直接影響安全性與舒適性。

2.2 靠背

靠背高度與寬度的設計，其高度的設定，為確保給予身材較為高大的乘客提供其穩定、舒適的肩部支撐，椅背高度的設定不可低于610mm。靠背的寬度推薦值通常為400～520mm，與坐墊寬度基本一致；靠背角度，若要保證降低其疲勞度而提高舒適性，其設計重點即在于背靠的設計是否有效結合人體脊柱結構來進行科學、切實的設計。靠背形狀與角度的設計是決定性因素，為保證足夠的舒適性，需要確保靠背對應腰部的曲度，腰部所支撐的位置應在從人機工程示意圖的H點沿軀干線方向水平向上約135-150mm區域內。

2.3 發泡

座椅發泡硬度設定，必須進行多次路測試驗而定，結合全方位、綜合的試驗數據，產生相對最優方案[3]。座椅泡沫對座椅舒適性來說起到決定性的影響作用，若座椅泡沫填充太多則導致太硬，使坐感失去彈性，降低舒適度；而若太軟，則身體過于凹陷進座椅內，影響軀體正常活動，實際設定的數據，依照實車座椅評測的舒適程度予以調控。

2.4 座椅骨架

座椅骨架的設計也是能夠提高駕駛員與乘坐者舒適度的關鍵內容[4]。人體與座椅骨架的間距，不可小于35 mm，座椅尺寸參數要求：座椅高度的設計，座墊前端最少必須高于人體膝窩高度之上約50mm，避免膝窩產生壓迫感，座墊前端的弧面必須保證其足夠的平滑性。座椅前部確保有充足的空間，保證腿部向前舒展時，此姿勢相對于腿部與整個身體感受而言是處于較為放松舒適的狀態，且同時也保證軀干的穩定性。

2.5 蒙皮材料

面套是人體接觸座椅的第一對象，其有針織面料、機織面料、人造革面料、真皮面料等，面套選用材料的不同，對座椅舒適性、經濟性都有直接影響。

3 商用車座椅未來的發展趨勢

節能、安全和環保是現代汽車技術發展的主流和方向。隨著社會經濟水平的不斷提高以及消費者健康和安全意識的增強，商用車的座椅已不僅僅是傳統意義上的座椅，對座椅的要求也越來越高。座椅作為一個關鍵的內飾子系統，集安全性、舒適性和娛樂性于一身，其未來的發展方向是安全、舒適、科技、智能、環保、輕量化等。

3.1 安全性與舒適性

主動式頭枕在車輛發生碰撞時，主動向前彈出，減少頭枕與乘員頭部距離，更有效的保護頸部[1]，如下圖所示：

圖1 主動式頭枕

3.2 智能化與科技感

通過電子化、智能化技術在座椅上的應用，使得座椅具有多種人性化功能，從而提高座椅的舒適性和多功能性，例如：按摩功能座椅、超薄型座椅、自適應座椅等等，下圖為雪佛蘭某概念車型的座椅設計效果圖。

圖2 雪佛蘭某概念車型的座椅設計效果圖

3.3 輕量化

座椅骨架基本承載了座椅的重量，首先可通過結構優化，得到重量最小化的座椅骨架；其次，通過采用密度較小的合金材料例如鋁合金、鎂合金等或者高強度復合材料來減少骨架重量。

3.4 環保性

這個主要針對座椅面料以及座椅填充物，環保面料的氣味及VOC值非常低，基本上對人體健康無傷害，環保面料還容易回收，不污染環境，例如，可用棕櫚墊代替聚氨酯發泡，在座椅包覆面料上，可用竹纖維面料、水性PU面料來代替現有的面料[1]。

4 結語

座椅是商用車內飾的核心部分，是決定駕乘舒適性的主要影響因素。隨著汽車工業技術的高速發展，人們對汽車的關注面更加全面，對直接、長期接觸的汽車座椅的要求也提出了更全面、綜合的需求。因此，為更全面的提升產品的核心競爭力，汽車廠商與企業也不斷進行著汽車座椅的研發，從座椅結構、制造工藝與材料選用等進行全方位的優化，以人體工程學為基準，以大眾現實需求為核心導向，力求設計制造出更符合大眾綜合性現實需求的多功能座椅。

[1] 鐘柳華,孟正華,練朝春.汽車座椅設計與制造[J].國防工業出版社, 2015.4.

[2] 郝利生,張智勇.汽車座椅舒適性設計要求的探討[J].汽車實用技術,2019.

[3] 黃海,何新源,蔣琳.淺談汽車座椅設計[J].科技資訊,2018.

[4] 盛先志,侯輝.汽車座椅舒適性設計要求的探討[J].科技視界,2013.

Discussion on Seat Design of Commercial Vehicles

Xia Pan, Chen Weiwei, Han Xue

( Shaanxi Heavy Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

Commercial vehicle seats are a key component that is directly related to the safety, comfort and productivity of the occupant. Research on its associated vehicle design has never stopped, and strives to continuously improve driving comfort and its feelings. This article first briefly analyzes the main structure and function of the seat, the seat design principles. Finally, it introduces the future development trend of commercial vehicle seats.

Commercial vehicle; Seat; Design principles

U463.83+6

A

1671-7988(2019)18-95-03

U463.83+6

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1671-7988(2019)18-95-03

夏攀，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，從事駕駛室內飾設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.031