汽車座椅舒適性設(shè)計(jì)及評價方法探討

侯輝， 彭志軍， 張?zhí)锍蹋?盛先志， 王曉楠

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，合肥230601）

0 引言

伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展以及人們收入水平的不斷提高，汽車已成為人們?nèi)粘Ｉ钪凶顬橹匾慕煌üぞ撸囎蔚氖孢m度也成為人們購買汽車所重視的指標(biāo)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(huán)境之間在心理、生理和物理上相對平衡的狀態(tài)，當(dāng)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(rèn)為有不舒適的感覺產(chǎn)生[1]。

座椅舒適性分為靜態(tài)舒適性、動態(tài)舒適性及操作舒適性。座椅與人體的匹配關(guān)系和為乘員提供坐姿的舒適程度，稱為靜態(tài)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(tài)舒適性。駕乘者進(jìn)行駕乘操作時的舒適性程度稱為操作舒適性[2]。靜態(tài)舒適性主要研究座椅尺寸及相關(guān)調(diào)整參數(shù)，動態(tài)舒適性主要研究座椅的隔/減震設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)

汽車座椅舒適性主要與座椅輪廓面、座椅面料、發(fā)泡、骨架、功能及操作間隙等相關(guān)。座椅輪廓面會影響包覆性及支撐性，座椅的面料及發(fā)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(fā)主要從空間位置、座椅參數(shù)、座椅結(jié)構(gòu)、材料（發(fā)泡，面套）及人機(jī)工程五方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 空間位置

圖1 經(jīng)過R點(diǎn)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(jù)SAEJ1100《機(jī)動車輛尺寸》要求進(jìn)行定義，與座椅相關(guān)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(jìn)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(shù)

座椅參數(shù)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(jié)構(gòu)

座椅結(jié)構(gòu)主要檢查假人與骨架的距離及發(fā)泡與骨架間的配合關(guān)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(diǎn)≤75 mm。發(fā)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(fā)泡及面套

發(fā)泡的密度、硬度計(jì)壓陷量需滿足一定的要求，見表1。

表1 發(fā)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(fù)合層厚度影響H點(diǎn)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(fù)合層較厚的面套。

2.5 人機(jī)工程

人機(jī)方面主要考慮座椅調(diào)節(jié)手柄與周邊環(huán)境間的間隙。座椅側(cè)邊上功能調(diào)節(jié)手柄布置在易操作區(qū)域，距離內(nèi)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(nèi)飾板≥60 mm。

3 舒適性評價

座椅舒適性評價分為靜態(tài)及動態(tài)評價兩種。靜態(tài)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(shù)據(jù)。動態(tài)評價，通過車輛在不同路面工況下行駛，由評價成員根據(jù)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(tài)主觀評價主要關(guān)注面料的觸感、頭/肩/腿/腳部空間、發(fā)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(shè)計(jì)關(guān)注的要素一一對應(yīng)，見表3。動態(tài)評價相對于靜態(tài)評價增加抖動及異響等相關(guān)指標(biāo)。每一評價指標(biāo)分為不同的等級，不同等級對應(yīng)不同的分值。最后統(tǒng)計(jì)評價成員的評價信息，通過加權(quán)法得出每個評價指標(biāo)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(jìn)行，便于進(jìn)行對比評價。

表2 評價成員要求

表3 評價指標(biāo)

3.2 客觀評價

客觀評價用Xsensor壓力傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，借助傳感器自帶的軟件獲取需要的數(shù)據(jù)，見圖3。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到一系列的量化指標(biāo)最大壓強(qiáng)、平均壓強(qiáng)、接觸面積、總壓力不對稱系數(shù)、縱向壓力分布曲線和縱向壓力中心坐標(biāo)等[3]。通過這些量化指標(biāo)，找到壓力集中的地方，并與主觀評價結(jié)果對比分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的修正。

圖3

4 結(jié)論

在座椅產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，通過控制座椅主要參數(shù)來保證座椅產(chǎn)品舒適性。在座椅產(chǎn)品驗(yàn)證階段，采用靜態(tài)和動態(tài)舒適性評價相結(jié)合的方法，對最終產(chǎn)品進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)的舒適性評價，深入發(fā)現(xiàn)并解決各種路況中出現(xiàn)的座椅舒適性問題，進(jìn)一步提升座椅產(chǎn)品的舒適性等級。

［參考文獻(xiàn)］

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

[2] 王光南.現(xiàn)代汽車座椅舒適性研究[D].上海：上海交通大學(xué),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.