摘要：随着人民生活水平的提高，对汽车的拥有量已经越来越多，同时对汽车的要求也越来越高。汽车座椅是汽车的重要组成部分，是汽车中将乘员和驾驶员与车身联系在一起的重要部件，它直接关系到车上人员的乘坐安全性。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、减振性能密切相关，其中汽车座椅对舒适性的影响最直接。本文主要对汽车座椅舒适性的技术进行分析探讨。
关键词：汽车座椅；舒适性；技术研究
前言：随着家用汽车的普及化，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。现代汽车座椅主要由头枕、靠背和座垫组成，包括了面套、海绵、骨架、滑轨调角器、升降机构等组成。
1、影响座椅舒适性的几个因素
1.1座椅合理的体压分布与乘坐舒适性的关系：①适当提高坐垫与水平方向的夹角，约5°～10°为宜，这样的话可以使压力集中于大腿后部的坐骨结节周围，同时还能够防止行车过程中乘客臀部向前滑动的趋势，避免造成生理和心理上的疲劳感；②腿夹角，一般在105°～115°左右为舒适，躯干和大腿之间的角度称为体腿夹角，在体腿夹角为105°～115°左右时，能够保证人体腹部与大腿之间的血管不受压迫且血液通畅，这一生理需求同样要求座椅靠背稍微向后倾；③小腿与大腿之间达到105°～115°左右为舒适，这样的话，小腿可以向前伸，保持人体血液流畅，此外，坐位时大腿稍微倾斜并向后下、小腿稍微向前的位置也使得静脉血易于回流，可以减少疲劳的发生；④对座椅左、中、右侧设立不同档位的扶手，有了扶手的支撑，能促进上肢静脉血回流及减轻疲劳的作用，对于扶手的高度，应满足75kg人体手臂自然下垂的模拟状态；⑤可增加靠背腰托装置对乘客合理的体压分布，在靠背对应人体的第4和第5腰椎的椎间盘处，增加靠背腰托装置后会明显增加对于人体腰部区域的支撑，避免腰部区域受载过大变形而造成人体疲劳。乘客乘坐时人体脊柱的自然生理弯曲，对由肩胛骨提供凭靠的支承和腰曲部位的支承，通行顶腰对肩靠和腰垫的两点支撑来达至乘坐舒适的支撑点。
1.2整体的振动。行驶中因道路凹凸不平而引起车辆随机振动和车辆本身的机械振动，会使驾驶员受到纵向、横向及垂直方向的直线振动，以及围绕这三个方向的角振动。其中垂直振动和绕纵、横坐标轴的角振动对人体的影响较大。振动通过座椅传递到人体的臀部、后背部而引起全身性振动的频率、振幅、速度、加速度和加速度变化率对人体的生理和心理都有一定影响，且不同的频率对人体不同的器官有不同的影响。试验表明，人体对频率为4Hz～8Hz的振动最为敏感，振动的传递率及其对生理的影响最大，重则使人头晕恶心甚至腹痛等，轻则引起疲劳，工作效率明显下降。因此如何尽可能地减少在此频率范围内的振动时间是最主要的研究目标。
2、汽车座椅舒适性的技术研究
2.1座椅尺寸参数要求
2.1.1座椅深度
座椅深度是指座面的前后距离。如果座椅深度尺寸值超过身材较小者的大腿长，即臀部至膝窝距离，座面前缘将压迫到膝窝的压力敏感部位，使坐者人体为使躯干达到靠背的支撑面而改变腰部曲线，或向前滑坐，导致骶椎与腰椎无靠背支撑而呈不良坐姿。因此，其座深可取身材较矮小者人体测量值作为设计依据。身材高大者，其惟一的不利因素在于其双膝略微露出座面前端而已，只要设定的座高使双腿能平放在地面上，就不致于在大腿底部引起压力疲劳。因此，座椅深度一般为 450mm 左右。
2.1.2座椅宽度
座椅宽度应满足臀部就座所需要的尺寸，使人能自由的调整坐姿。单人座椅的座宽一般为400mm～500mm。对于排列成行的多人座椅，座椅宽度应能保证人能自由活动，其座宽则应以两肘间的距离为基准，如此人体才不致有压迫感。因此，坐椅座宽宜为 450mm～530mm，530mm的座椅宽度能满足95%人体的需求。
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2.1.3座椅高度
建议座垫前端应至少比人体膝窝高度低约50mm，而且使膝窝感受不出压迫感，座垫前端要有平滑的弧面。当座椅前部有足够的空间，可以使腿部向前方舒适地伸展时，这种姿势对腿部而言是一种较佳的松弛方式，而且也有助于身体稳定。汽车座椅的高度根据车型区别推荐值会有所不同。
2.1.4座垫倾角
座垫倾角是坐垫表面与水平线的夹角。座垫后倾有两种作用，首先由于重心力，躯干会向靠背后移，使背部有所支撑，降低背部肌肉的静态肌力，其次在长期的坐姿下，座垫后倾以防止臀部逐渐滑出座面。一般的坐垫倾角在14°～20°之间。
2.1.5靠背高度与宽度
靠背高度和宽度主要与人体肩部的高度及肩宽有关。靠背高度是沿假人躯干线方向测量，从H点量到椅背上端。椅背高度推荐值是625mm，为了给较高乘客提供好的肩部支撑，椅背高度最小值应不低于610mm。靠背的宽度推荐值 400mm～520mm，一般与坐垫宽度基本一致。
2.1.6靠背角度
然而靠背的线性尺寸值只是靠背设计的一部分，靠背的功能主要是维持一种避免疲劳的松弛式脊柱姿势，因此其形状和角度才是最重要的。舒适的靠背必须提供正确的腰部曲度，使脊柱处于自然均衡状态由于无靠背或不正确的背部以致产生脊柱后凸的姿势使两椎骨间产生过度的压力，具有正确的腰部支撑形成的脊柱前弯姿势，是一种合乎自然的姿势。这种姿势可由两种座椅设计条件获得：一种是考虑面与
背之间的角度；另一种是必须正确地支撑腰椎部位。腰部支撑的位置位于从H点沿躯干线方向向上135mm～150mm区域内。从人体脊柱形状而言，靠背角度在25°较为合适，接近自然的腰部形状。汽车座椅靠背角一般18°～27°，通常座高越低靠背角越大。
2.2座椅结构
为保证座椅乘坐舒适，防止乘坐时硬物挤压人体造成不舒适的感觉，设计座椅是需要保证人体与靠背骨架的最小距离≥35mm，人体与坐垫骨架的最小距离≥40mm。座椅板金或者硬件与接触的发泡 B 面都需要有镀层、消音垫或相关工艺来消除噪音和异响。
2.3座椅软性材料
座椅软性材料主要指发泡及面套。
2.3.1发泡
座垫密度推荐值：60+5kg/m³，靠背密度推荐值：50+5kg/m³。发泡的硬度与发泡的形状和厚度有关，对发泡硬度无特别规定。一般来讲，座椅发泡的硬度是通过路试确定下来的，路试时可以提供几种不同发泡硬度的座椅供评估。硬度的公差需要关注，同时还要关注不同悬挂系统和面套对硬度感的影响。对要求较高的座椅还可以采用双硬度发泡。
2.3.2面套
面套的选择对座椅舒适性有直接的影响，面套对舒适性的影响主要有以下几方面：①材料是织物还是皮能够影响座椅横向支撑；②材料的多少直接影响座椅的外观；③材料及其附件能够影响面套的耐久性，从而影响汽车的舒适性；④材料类型影响乘客热量方面的舒适性；⑤如果吊紧位置距离人体太近将直接影响乘客的舒适性；⑥面套的张紧度和复合层的材料会影响H点的位置。
结语
司机与乘客座椅是车辆不可缺少的重要组成部分，直接关系到乘坐舒适性。由于座椅与总布置关系非常密切，其舒适性与车内空间、汽车底盘悬架等系统密切相关，因此座椅的设计是整车设计中密不可分的一部分，需要与整车同步进行开发。
参考文献：
[1]温吾凡.汽车人体工程学[M].吉林：吉林科学技术出版社，2011.
[2]朱序璋.人机工程学[M].西安：西安电子科技大学出版社，2015.
论文作者:于泳,李凤辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：座椅论文; 靠背论文; 人体论文; 舒适性论文; 座垫论文; 宽度论文; 高度论文; 《基层建设》2018年第36期论文;