汽車座椅舒適性設(shè)計(jì)要求的探討

盛先志 侯 輝

（安徽江淮汽車股份有限公司 技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

0 引言

隨著家用汽車的普及化，汽車消費(fèi)的日趨成熟，消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高，由座椅的功能和安全性要求逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽蔚氖孢m性及檔次感要求。因此，各大汽車制造商在開(kāi)發(fā)階段對(duì)座椅的舒適性設(shè)計(jì)也越來(lái)越重視。

1 座椅設(shè)計(jì)原則

1）要把人的坐姿和座椅的樣式尺寸聯(lián)系起來(lái)；

2）座椅的尺寸應(yīng)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(shì)的需要和調(diào)節(jié)坐姿的需要；

4）靠背的結(jié)構(gòu)和形狀要盡量減少就座者背部和脊柱的疲勞；

5）座椅上應(yīng)配有適當(dāng)質(zhì)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(yīng)有坐骨、臀部及脊椎支撐；

7）上身應(yīng)保持穩(wěn)定；

8）座椅高度應(yīng)不使大腿肌肉受壓。

2 座椅設(shè)計(jì)要求

本文將從座椅尺寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)及材料方面對(duì)座椅舒適性設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

2.1 座椅尺寸參數(shù)要求

2.1.1 座椅高度

建議座墊前端應(yīng)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(dāng)座椅前部有足夠的空間，可以使腿部向前方舒適地伸展時(shí)，這種姿勢(shì)對(duì)腿部而言是一種較佳的松弛方式，而且也有助于身體穩(wěn)定。汽車座椅的高度根據(jù)車型區(qū)別推薦值會(huì)有所不同。

2.1.2 座椅寬度

座椅寬度應(yīng)滿足臀部就座所需要的尺寸，使人能自由的調(diào)整坐姿。單人座椅的座寬一般為400mm～500mm。對(duì)于排列成行的多人座椅，座椅寬度應(yīng)能保證人能自由活動(dòng)，其座寬則應(yīng)以兩肘間的距離為基準(zhǔn)，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(guò)身材較小者的大腿長(zhǎng)，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(dá)到靠背的支撐面而改變腰部曲線，或向前滑坐，導(dǎo)致骶椎與腰椎無(wú)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(cè)量值作為設(shè)計(jì)依據(jù)。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(shè)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(huì)向靠背后移，使背部有所支撐，降低背部肌肉的靜態(tài)肌力，其次在長(zhǎng)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(guān)。靠背高度是沿假人軀干線方向測(cè)量，從H 點(diǎn)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(yīng)不低于610mm?？勘车膶挾韧扑]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(shè)計(jì)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(shì)，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(tài)（見(jiàn)圖1）由于無(wú)靠背或不正確的背部以致產(chǎn)生脊柱后凸的姿勢(shì)9使兩椎骨間產(chǎn)生過(guò)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(shì)，是一種合乎自然的姿勢(shì)。這種姿勢(shì)可由兩種座椅設(shè)計(jì)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(diǎn)沿軀干線方向向上135mm～150mm 區(qū)域內(nèi)（見(jiàn)圖2）。

圖1 坐姿時(shí)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(diào)節(jié)高度的汽車座椅，讓坐者以不同的坐姿研究了姿勢(shì)與舒適的關(guān)系。經(jīng)過(guò)研究，他建議最佳的靠背角度是18°。

2.2 座椅結(jié)構(gòu)

為保證座椅乘坐舒適，防止乘坐時(shí)硬物擠壓人體造成不舒適的感覺(jué)，設(shè)計(jì)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(fā)泡B 面都需要有鍍層、消音墊或相關(guān)工藝來(lái)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(fā)泡及蒙皮（面套）。

2.3.1 發(fā)泡

座墊密度推薦值：60+5kg/m3，靠背密度推薦值：50+5kg/m3。發(fā)泡的硬度與發(fā)泡的形狀和厚度有關(guān)，對(duì)發(fā)泡硬度無(wú)特別規(guī)定。一般來(lái)講，座椅發(fā)泡的硬度是通過(guò)路試確定下來(lái)的，路試時(shí)可以提供幾種不同發(fā)泡硬度的座椅供評(píng)估。硬度的公差需要關(guān)注，同時(shí)還要關(guān)注不同懸掛系統(tǒng)和面套對(duì)硬度感的影響。對(duì)要求較高的座椅還可以采用雙硬度發(fā)泡。

2.3.2 面套

面套的選擇對(duì)座椅舒適性有直接的影響，面套對(duì)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(fù)合層的材料會(huì)影響H 點(diǎn)的位置。

3 結(jié)語(yǔ)

本文在遵循設(shè)計(jì)原則的前提下，從座椅尺寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)及材料三個(gè)方面對(duì)座椅舒適性進(jìn)行探討，提出座椅舒適性設(shè)計(jì)要點(diǎn)及參數(shù)數(shù)據(jù)，為座椅設(shè)計(jì)者提供參考。

［1］劉偉，袁修干.人機(jī)交互設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)[J].北京：科學(xué)出版社，2008：147-256.

［2］王云祥，呂衡發(fā)，張書(shū)琴.人體解剖學(xué)[M].長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)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.