汽车座椅乘坐舒适性设计探讨

汽车座椅乘坐舒适性设计探讨

发表时间：2019-08-13T16:17:48.667Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：赖镇江

[导读] 随着家用汽车的普及，汽车消费的日趋成熟，消费者对汽车产品的要求也越来越高。

广州提爱思汽车内饰系统有限公司

摘要：汽车座椅在实际使用中主要有以下几点作用：首先汽车座椅为乘用人员在车内提供了良好的支撑，保证车内人员在车辆行驶使用过程中保持平稳状态；其次，通过座椅固定驾驶员位置，使驾驶员在行驶过程中拥有良好操作视野；最后，在事故发生时，座椅可以有效保护驾驶员与其他乘用人员的生命安全。鉴于此，本文主要分析汽车座椅乘坐舒适性设计。

关键词：汽车座椅；乘坐；舒适性设计

随着家用汽车的普及，汽车消费的日趋成熟，消费者对汽车产品的要求也越来越高，由座椅的功能和安全性要求逐渐转变为座椅的舒适性及档次感要求。因此，各大汽车制造商在开发阶段对座椅的舒适性设计也越来越重视。汽车乘坐的舒适性除了座椅的柔软程度、包覆性能等因素外，还与汽车的悬挂系统、减震性能密切相关，其中汽车座椅对舒适性的影响最直接。舒适性是一种主观意念，关于座椅的舒适性有许多不同的意见，没有任何两个人完全同。但是，有一些因素对座椅的舒适性有必然的影响，本文将对这些影响因素进行分析，并提出车辆座椅舒适性改善的建议。

1、座椅机构及组成

座椅机构主要由座椅骨架、弹性元件、调整机构、头枕、座椅面料等构成。

座椅骨架———是座椅的支承部件，承受人体和座椅质量。分为整体式骨架、分体式骨架。

弹性原件———在座椅上能减缓和吸收车身传到人体的冲击，并起起弹性作用。分金属弹性原件和非金属弹性原件。金属元件：螺旋式弹簧、S 型弹簧；非金属原件：座垫芯，靠背芯，密度 0.04 — 0.05g／cm3。

调整机构———为了适应不同身材的乘员操纵或乘坐方便、舒适，设有的前后、左右、上下等自由度的调节结构。包括滑轨、升降机构、靠背倾角和座垫倾角调节器、刚度调整机构、阻尼调整结构。

头枕———限制乘员头部相对于躯干向后摆动过大的弹性装置，在发生撞车事故时以减轻颈椎可能受到的损伤。

座椅面料———包覆汽车沙发和软椅的装饰面料。

为了达到车辆最大的舒适性，有两种舒适性的定义：静态舒适性和动态舒适性。

2、影响座椅舒适性的因素

影响座椅舒适性的因素很多，总结起来主要可分为三种情况：一是乘客的主管感知，即生理和心理感知；二是压力分布，包括坐垫和靠背压力分布；三是振动与噪声。

2.1、乘客的主观感知

乘客的主观感知包括乘客的生理和心理感知。因为乘客身体状况各异，造成每个乘客对座椅的触感感知是不同的，所以需要从人机工程学、人体测量学以及心理学等多学科方向共同分析乘客舒适度感受情况。

2.2、座椅接触面体压分布

根据生活常识可知，腰部附近坐骨关节处是人类日常承压承重的关键，而大腿以下部分靠近表层包含主动脉等主要血管，承压过大会引起严重后果。因此在汽车座椅设计过程中，尤其在长途运输车型设计中，要注重身体各部分在座椅上的相关位置，平缓减小坐垫前沿接触大腿的面积。人体在座椅的座垫与靠背上的体压分布云图如图1 所示。

图1人体在座椅座垫与靠背上的体压分布云图

2.3、车辆整体震动

道路起伏导致的颠簸以及车辆发动机运行过程中产生的机械震动，都会使乘用人员在纵向、横向或垂直方向感受到直线震动。其中垂直震动与另两个方向的角震动对乘用人员造成的生理影响尤为严重。车辆和各部分振动频率分布如图 2 所示。

图2车辆和各部分振动频率分布

根据此图可得出，振动对动态舒适性具有较大影响，通过改善座椅结构可改变座椅固有频率，起到提升座椅动态舒适性的目的。

3、汽车座椅乘坐舒适性设计

3.1、H 点控制、座椅+乘员系统布置检查

就 H 点控制而言，以总布置提供的 H 点坐标、假人姿态约束参数为切入点，借助泡沫厚度、骨架结构设计等，有效控制 H 点，并合理调整面套设计，科学设计系统参数等，进一步优化汽车座椅设计。就座椅+乘员系统布置检查来说，一定要全方位分析座椅在车身环境下所处的空间状态，仔细检查前面座椅和中控台距离、乘员可以进出的空间、后排乘员膝部空间等，避免存在安全隐患。

3.2、发泡体设计

在汽车座椅舒适性开发中，发泡体设计是不可或缺的重要环节，要借助发泡体，覆盖好面套，更好地呈现座椅的 STO 面，还能扮演支撑件、阻尼件等角色，不断提高整椅的舒适性能。在设计发泡体的时候，需要综合分析发泡体特性。一是：密度。就密度而言，能够客观地折射出发泡体已有的支撑强度、耐久性。如果发泡体具有较高的密度，变形程度会小于密度较低的那类发泡体，但花费的费用也相对较多。为此，在设计发泡体密度的时候，要综合分析各种主客观影响因素，比如，成本、使用性能。二是：压陷系数。通常情况下，压陷系数值越大，发泡也会逐渐变硬，被叫做硬度，是影响乘坐人员乘坐压陷量、人体均匀受力的决定性因素。换句话说，如果发泡体的硬度越高，说明座椅具备的动态舒适性更好，这样乘坐期间，人也不容易疲劳。但如果属于路途并不长或者处于静态，发泡体不能具备较高的硬度，这样才能使汽车座椅具有更好的静、动态舒适性。在设计发泡体的时候，还需要综合分析面套的包裹效果，确保整椅外表面在经过包裹处理后，能够和 STO 保持一致。

3.3、面套设计、功能件设计

在设计面套的时候，要严把质量观，选择性价比较高的面套材料，要全面分析面套材料的延伸率、手感、透气性等，确保所设计的整椅具有较好的舒适性。如果是装配类型的面套，吊紧不能处于人体高压力敏感地带，比如，臀部、腰部，控制好吊紧位置、强度。在设计功能件的时候，先要合理布置操纵位置，要以操作方便性、空间为基点，进行布置并充分检查。

在布置的时候，要让调角器转轴点和人体虚拟旋转点重合，把控制件布置在以 H 点为中心的 150mm 半圆范围内。在功能参数设计方面，要充分考虑调高器、加热器等人群适应性。

3.4、汽车座椅的创新

第一点，目前随着消费水平不断提高，人们对生活质量的要求也不断在提升，越来越多的人开始重视汽车产品的质量。汽车作为一个最常用的交工具，对于人们的生活产生着重要的影响，消费者在关注汽车的性能和性价比的同时，也会相应的考虑汽车的价格问题。当然，对于汽车来说，最重要的还是，汽车的安全性和舒适性。因此，需要汽车企业在有限成本内对座椅的创新应用。第二点，汽车座椅的设计，是一个系统工程，他集成结构力学、机械设计、人机工程、材料、美学等多学科知识应用。需要座椅设计具备完整的流程和管理平台。设计时，首先要制定相应的方案和计划，以确保设计工作按进度和方案完成，同时，需要建立完善的座椅评价机制，对座椅设计关键节点进行评价和提出修正意见。这就需要公司对设计团队、项目管理人员进行科学配置，建立高质量、高素质设计和管理队伍，从而提高企业的核心竞争力，使其用专业化技术技能完成专业的设计与制造。

总之，司机与乘客座椅是客车不可缺少的重要组成部分，直接关系到乘坐舒适性。随着全国高铁与同城化及旅游的发展，人们出行旅游热情高涨，出行对乘坐舒适性提出更高要求，乘客座椅设计必顺以人体工程学原理为指导，在满足座椅强度与吸能性的基础上并注重人性化设计提高司机与乘客座椅乘坐舒适性。

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