汽車座椅靜態舒適性評價方法與應用

唐繼堯　韋鴻建

摘 要：汽車座椅是車輛駕駛艙以及乘員艙內的重要零部件之一。其主要的基礎功能是支撐、定位以及保護駕駛員和乘客。優秀的座椅設計能為駕駛員和乘坐人員提供舒適、安全、不易勞累的行車感覺。本文介紹了評價汽車座椅靜態舒適性的主觀、客觀方法，以及在新車型座椅開發過程中的應用。

關鍵詞：汽車 座椅舒適性 評價方法

1 前言

根據官方公布的統計數據，2020年我國的機動車的保有量已經達到了3.7億臺，這其中汽車的數量已經達到了2.8億臺。2020年我國已經全面進入小康社會，人們的消費水平也越來越高，汽車也已經成為了每個家庭不可缺少的重要通勤工具。與此同時，人們對汽車動、靜態性能的要求也進一步提高。而汽車座椅是車輛的駕駛艙以及乘員艙內的重要零部件之一。汽車座椅設計的目標是為不同性別、身高、體重人群提供安全、便利、舒適的駕乘環境。科學的車輛座椅設計不單單可以有效地支撐與分配人體各軀干的重量，提供良好的座椅舒適性，還能夠緩解久坐對人體脊柱、腰部、背部、頸部等部位的影響。因此，越來越多的汽車主機廠和供應商也投入了很多資源來加強汽車座椅的舒適性。汽車座椅的駕乘舒適度，主要包括了如下三方面的內容：操作舒適度，靜態舒適感以及動態舒適度。其中，汽車座椅的靜態舒適度是指汽車在原地靜止的場景下 座椅所可以為乘員帶來的舒適度特性，它主要和汽車座椅的物理形狀、尺寸參數、人機布置參數、面料、發泡材料、調節方式等相關。汽車座椅的靜態舒適性評價方法可分為主觀評價和客觀評價[1]。

2 座椅的靜態舒適性評價方法介紹

2.1 主觀評價方法

座椅靜態舒適性的主觀評價是指具有一定能力且經過培訓的測評人員以正常駕駛或乘坐姿勢坐在座椅上，根據實際乘車的體感以及觸感反應，對座椅靜態舒適性進行主觀測評，并且將測評結果根據綜合權衡以進行量化。此方法可以相對較快地給出座椅靜態舒適性評價。首先，確定評價人員。評價人員需要滿足以下要求：

（1）評價人員每次參與的人數應不少于3人，一般評價人員數量越多，評價結果的真實性就越高;

（2）評價人員身材應該至少包含SAE 95%的男性人體、SAE 50%的男性人體、SAE 5%的女性人體，各類樣本占總數的三分之一;若無符合人員，應盡量選擇身高體重與標準人體相近的評價人員進行評價;

（3）評價人員應受過相關座椅感知質量培訓，了解對標車座椅感知質量狀態、目標客戶期望、細分市場車輛和該細分市場行業趨勢等信息。

第二，確定評價的車輛以及評價的環境。評價的車輛以及評價的環境需要滿足下列要求：

（1）評價車輛：需要評價的車輛應當保持整潔干凈，輪胎氣壓達到規定要求，車輛的車身尺寸應當與設計規范一致，所有的操作件以及電器功能件都能夠正常使用。評價車輛臺數最少是1臺，也可以是多臺，建議不超過5臺。

（2）評價環境：對于評價的場地，要求有足夠的采光、獨立且安靜的環境、平坦的地面以及足夠的面積。

第三，確定座椅評價的主要項目。主要評價項目如下：

（1）坐墊：坐墊支撐性、側翼包裹感、坐墊傾角、離去點;

（2）靠背：肩部貼合感、背部貼合感、腰部貼合感、側翼包裹感;

（3）頭枕：頭枕接觸面、頭枕角度。

第四，評分標準。目前我們的主觀評價打分采用的是10分制，專業測評人員根據主觀感受對座椅舒適性來打分，如果打分的最小分度值設為1分，那么將無法體現出不同座椅在舒適性上比較微小的差異，因此我們又將1整分平均分成4個分數檔，即最小分度值設置為0.25分：0分，0.25分，0.5分，0.75分。具體評分標準見表1。

2.2 客觀評價方法

汽車座椅靜態舒適性的客觀評價方法主要指的是人體壓力分布測試，即專業的評價人員以正常的駕駛或乘坐姿勢坐在鋪墊有體壓測試墊的座椅上進行人體壓力測試，然后通過電腦軟件處理生成壓力曲線圖或壓力云圖。體壓測試墊的基本原理是墊子上均布著幾千個薄膜壓力傳感器，每一個壓力傳感器可以將此時這個位置所感知到的壓力數據轉換成為電信號，之后再通過數據轉換器將所得到的電信號傳到工作電腦中，最后通過電腦軟件處理生成直觀可視化的體壓分布圖。

人體壓力在汽車座椅上的分布主要影響因素有：汽車座椅坐墊和靠背的物理形狀及剛度分布，還有駕駛員或乘客的乘坐姿勢。根據相關人機工程學以及主觀評價的經驗總結，人體在車輛座椅上相對舒適的條件應該是：相對較大的接觸面積、座墊和靠背上身體壓力應當合理恰當分布。體壓測試主要評測座椅的靠背和坐墊，靠背主要評測區域可分為：①腰部、②下背部、③上背部、④肩部。坐墊主要評測區域可分為：⑤左臀部、⑥右臀部、⑦左腿區、⑧右腿區、⑨左側翼、⑩右側翼。

座椅靠背主要作用是支撐人體的背部，而靠背應該盡量充分和身體貼合，因此，靠背上的體壓分布測試主要關注各分區的接觸面積。靠背體壓測試各分區的接觸面積應該足夠大，壓力分布均勻，無壓力集中或壓力評測區域缺失現象。座椅坐墊的主要功能是支承起人體臀部和雙腿， 而按照人機工程學研究成果，臀部區域是身體中最能承載壓力的部位之一，所以適宜于承壓，但是由于雙腿的下側部有主動脈， 所以不適宜于承載比較重的壓力。從圖2中可以很明顯看出，駕駛員或乘客身體在坐墊上的壓力分布并不是完全均勻的，而是以臀部部分的壓力最高，之后再慢慢地向周圍擴散至臀部的外圍區，直至在坐墊前端趨于最低值。因此，座椅坐墊上的體壓分布測試主要關注各分區的接觸面積、壓力分布以及接觸長度。

3 實車驗證

本次評測選取4輛同級別的SUV來進行車輛座椅靜態舒適性的主觀評價和客觀評價。車輛分別為某項目車、競品車1、競品車2、競品車3。為了保持結果一致性，以下主、客觀評價人體體型均選擇SAE 50%男性人體相近的評價人員來進行評價。

主觀評價評分如表2所示。

客觀評價測試數據如表3、表4所示。

通過以上主觀評價評分可以看出，座椅靠背舒適性程度：競品車1>競品車2>競品車3>項目車;座椅坐墊舒適性程度：競品車1>競品車2=競品車3>項目車。而客觀測試所測出的數據基本與主觀評分結論基本一致。因此，評價汽車座椅舒適性將主觀評價和客觀評價測試相結合，才能對汽車座椅的乘坐舒適性進行全面的評價，且方便實施工程設計改進。

4 總結

本文介紹了評價汽車座椅靜態舒適性的主觀和客觀方法，通過對人體進行壓分布測試并結合人體實際的主觀感受，基本上能夠評價汽車座椅靜態舒適性優劣，并根據實際測量的客觀數據，為后續優化座椅型面、材質、尺寸等參數上提供了重要依據，在實際車型開發過程中具備一定的指導作用。

參考文獻：

[1]劉鵬. 汽車座椅體壓分布研究[J]. 汽車科技，2015，2：23-27.