汽車座椅舒適性設計要求的探討

盛先志 侯 輝

（安徽江淮汽車股份有限公司 技術中心，安徽 合肥 230601）

0 引言

隨著家用汽車的普及化，汽車消費的日趨成熟，消費者對汽車產品的要求也越來越高，由座椅的功能和安全性要求逐漸轉變為座椅的舒適性及檔次感要求。因此，各大汽車制造商在開發階段對座椅的舒適性設計也越來越重視。

1 座椅設計原則

1）要把人的坐姿和座椅的樣式尺寸聯系起來；

2）座椅的尺寸應適宜于就座者的人體尺寸；

3）座椅要適于就座者保持不同姿勢的需要和調節坐姿的需要；

4）靠背的結構和形狀要盡量減少就座者背部和脊柱的疲勞；

5）座椅上應配有適當質地的坐墊以改善臀部及背部的體壓分布；

6）人的軀干重量應有坐骨、臀部及脊椎支撐；

7）上身應保持穩定；

8）座椅高度應不使大腿肌肉受壓。

2 座椅設計要求

本文將從座椅尺寸參數、結構及材料方面對座椅舒適性設計進行探討。

2.1 座椅尺寸參數要求

2.1.1 座椅高度

建議座墊前端應至少比人體膝窩高度低約50mm，而且使膝窩感受不出壓迫感，座墊前端要有平滑的弧面。當座椅前部有足夠的空間，可以使腿部向前方舒適地伸展時，這種姿勢對腿部而言是一種較佳的松弛方式，而且也有助于身體穩定。汽車座椅的高度根據車型區別推薦值會有所不同。

2.1.2 座椅寬度

座椅寬度應滿足臀部就座所需要的尺寸，使人能自由的調整坐姿。單人座椅的座寬一般為400mm～500mm。對于排列成行的多人座椅，座椅寬度應能保證人能自由活動，其座寬則應以兩肘間的距離為基準，如此人體才不致有壓迫感。因此，坐椅座寬宜為450mm～530mm，530mm 的座椅寬度能滿足95%人體的需求。

2.1.3 座椅深度

座椅深度是指座面的前后距離。如果座椅深度尺寸值超過身材較小者的大腿長，即臀部至膝窩距離，座面前緣將壓迫到膝窩的壓力敏感部位，使坐者人體為使軀干達到靠背的支撐面而改變腰部曲線，或向前滑坐，導致骶椎與腰椎無靠背支撐而呈不良坐姿。因此，其座深可取身材較矮小者人體測量值作為設計依據。身材高大者，其惟一的不利因素在于其雙膝略微露出座面前端而已，只要設定的座高使雙腿能平放在地面上，就不致于在大腿底部引起壓力疲勞。因此，座椅深度一般為450mm 左右。

2.1.4 座墊傾角

座墊傾角是坐墊表面與水平線的夾角。座墊后傾有兩種作用，首先由于重心力，軀干會向靠背后移，使背部有所支撐，降低背部肌肉的靜態肌力，其次在長期的坐姿下，座墊后傾以防止臀部逐漸滑出座面。一般的坐墊傾角在14°～20°之間。

2.1.5 靠背高度與寬度

靠背高度和寬度主要與人體肩部的高度及肩寬有關。靠背高度是沿假人軀干線方向測量，從H 點量到椅背上端。椅背高度推薦值是625mm，為了給較高乘客提供好的肩部支撐，椅背高度最小值應不低于610mm。靠背的寬度推薦值400mm～520mm，一般與坐墊寬度基本一致。

2.1.6 靠背角度

然而靠背的線性尺寸值只是靠背設計的一部分，靠背的功能主要是維持一種避免疲勞的松弛式脊柱姿勢，因此其形狀和角度才是最重要的。舒適的靠背必須提供正確的腰部曲度，使脊柱處于自然均衡狀態（見圖1）由于無靠背或不正確的背部以致產生脊柱后凸的姿勢9使兩椎骨間產生過度的壓力，圖1（b）具有正確的腰部支撐形成的脊柱前彎姿勢，是一種合乎自然的姿勢。這種姿勢可由兩種座椅設計條件獲得：一種是考慮面與背之間的角度；另一種是必須正確地支撐腰椎部位。腰部支撐的位置位于從H 點沿軀干線方向向上135mm～150mm 區域內（見圖2）。

圖1 坐姿時腰椎和尾椎解剖圖

圖2 腰托位置示意圖

從人體脊柱形狀而言，靠背角度在25°較為合適，接近自然的腰部形狀。汽車座椅靠背角一般18°～27°，通常座高越低靠背角越大。

jones[3]用一種能調節高度的汽車座椅，讓坐者以不同的坐姿研究了姿勢與舒適的關系。經過研究，他建議最佳的靠背角度是18°。

2.2 座椅結構

為保證座椅乘坐舒適，防止乘坐時硬物擠壓人體造成不舒適的感覺，設計座椅是需要保證人體與靠背骨架的最小距離≥35mm，人體與坐墊骨架的最小距離≥40mm。

座椅板金或者硬件與接觸的發泡B 面都需要有鍍層、消音墊或相關工藝來消除噪音和異響。

2.3 座椅軟性材料

座椅軟性材料主要指發泡及蒙皮（面套）。

2.3.1 發泡

座墊密度推薦值：60+5kg/m3，靠背密度推薦值：50+5kg/m3。發泡的硬度與發泡的形狀和厚度有關，對發泡硬度無特別規定。一般來講，座椅發泡的硬度是通過路試確定下來的，路試時可以提供幾種不同發泡硬度的座椅供評估。硬度的公差需要關注，同時還要關注不同懸掛系統和面套對硬度感的影響。對要求較高的座椅還可以采用雙硬度發泡。

2.3.2 面套

面套的選擇對座椅舒適性有直接的影響，面套對舒適性的影響主要有以下幾方面：

1）材料是織物還是皮能夠影響座椅橫向支撐；

2）材料的多少直接影響座椅的外觀；

3）材料及其附件能夠影響面套的耐久性，從而影響汽車的舒適性；

4）材料類型影響乘客熱量方面的舒適性；

5）如果吊緊位置距離人體太近將直接影響乘客的舒適性；

6）面套的張緊度和復合層的材料會影響H 點的位置。

3 結語

本文在遵循設計原則的前提下，從座椅尺寸參數、結構及材料三個方面對座椅舒適性進行探討，提出座椅舒適性設計要點及參數數據，為座椅設計者提供參考。

［1］劉偉，袁修干.人機交互設計與評價[J].北京：科學出版社，2008：147-256.

［2］王云祥，呂衡發，張書琴.人體解剖學[M].長春：吉林科學技術出版社，2001：40-41.

［3］Kr oe mer K H E～Kr oe mer H B～Kr oe mer“El bert K E .Er gonomics”How to Design for Ease and Effici ency[M].New jersey：Prentice Hall，2000：99-135.