汽車座椅舒適性及評價方法分析

時間：2022-12-17作者：上海霖智自動化科技有限公司瀏覽：244

       汽車座椅是直接關(guān)系到乘員駕乘安全、舒適和工作效率的關(guān)鍵部件。通過對座椅靜態(tài)舒適性、動態(tài)舒適性的逐一分析，且運用人機工程學(xué)原理，對座椅舒適性的主觀評價和客觀評價進行了系統(tǒng)分析和深入思考，最后闡述了汽車座椅舒適性研究存在問題的原因。

       

1、座椅結(jié)構(gòu)簡介

座椅一般由頭枕、靠背、坐墊、座椅骨架、座椅連接件和一些調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成，如圖1所示。另外座椅根據(jù)是否可調(diào)、調(diào)節(jié)方式、個數(shù)位置、表面材料分類。

2、座椅的舒適性

座椅系統(tǒng)在如今的汽車工程設(shè)計里是非常重要的系統(tǒng)，很多汽車公司技術(shù)部門都有單獨的座椅設(shè)計部門，座椅系統(tǒng)和人在人-機體系里密不可分，親密接觸。首先，顧客在4S店挑選車輛時，較直觀的就是座椅，座椅的顏色、材質(zhì)、透氣性和觸感等，都是影響顧客買車與否的重要因素;另外，隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，私人車輛的銷售量占總體車輛銷售的比例越來越高，而車輛座椅引發(fā)的問題也隨之出現(xiàn)。大量的調(diào)查結(jié)果顯示，由于座椅不舒適導(dǎo)致駕駛員患職業(yè)病的幾率遠遠**其他人群。而座椅不舒適易引起疲勞駕駛，造成駕駛事故，因此座椅舒適性已成為車輛設(shè)計的重要理論研究課題之一。

2.1 舒適性定義

舒適性的范圍包括:①操縱便利性;②身體觸感;③氣味嗅感;④聲音聞感;⑤外觀視感。舒適性又可分為靜態(tài)舒適性和動態(tài)舒適性兩大類;靜態(tài)舒適性指座椅在靜態(tài)狀態(tài)下提供給人體的舒適特性，它與座椅的幾何特性、調(diào)節(jié)特征和物理特性相關(guān)。如表1所列。




例如坐墊角度的設(shè)計。坐墊角度是大腿離去點與咬合點連線和水平線的夾角，如圖3，設(shè)計時，這個角度不能太大，也不能太小，要不然會影響座椅的舒適性。一般中小型轎車坐墊角度推薦值為13°～16°之間，SUV坐墊角度推薦值為11°～14°之間。

動態(tài)舒適性是指汽車在運動狀態(tài)下通過座椅骨架以及軟墊將振動傳遞到人體的舒適特性，它主要與振動特性相關(guān)。

汽車座椅的動態(tài)舒適性設(shè)計主要對座椅進行減振、隔振設(shè)計，即在路面-輪胎、汽車懸架、座椅-人這個整體大動力學(xué)系統(tǒng)中，如何使振動傳遞到人體時降為較小。汽車在路面行駛時因路面不平和車速的變化引起的機械振動，其振動傳遞情況如圖4所示。在不改變輪胎、汽車懸架的條件下，通過對座椅動態(tài)參數(shù)(主要是剛度系數(shù)和阻尼系數(shù))的選擇和優(yōu)化，對座椅的懸架系統(tǒng)性能進行改善，使的由車身地板上傳遞過來的振動，在經(jīng)過座椅后的得到明顯的衰減，盡可能減小振動對人體的傷害，提高人的乘坐舒適性。

因此為了汽車的減振而提高人體的舒適性，人們在汽車懸架上安裝各種各樣的減振彈簧、減振減壓系統(tǒng)以及空簧等，控制汽車的固有頻率并增加阻尼，從一定程度上提高了人體的舒適性。降低輪胎氣壓可以減少輪胎剛度，有利于減少振動，但由于汽車輪胎的尺寸限制及增加的變形不利于輪胎使用壽命;同時降低汽車懸架剛度并增加阻尼也有利于減少振動，但會影響汽車操縱和自動的穩(wěn)定性，所以汽車懸架必須有相當(dāng)?shù)膭偠扔糜诘挚孤访娴韧饨绲臎_擊。動態(tài)舒適性設(shè)計流程如圖5所示。

2.2 座椅舒適性評價

座椅舒適性評價分主觀評價和客觀評價兩種評價原則。主觀評價是以人的主觀判斷為基礎(chǔ)，通過合理的組織形式，由專業(yè)試驗評價人員按照一定的主觀感覺評價規(guī)范，通過對被評價車輛的觀感、操作感受、在典型行駛道路的試乘試駕、常規(guī)維護保養(yǎng)的實施，站在顧客、用戶的立場，以專業(yè)評價人員的水準對樣車進行評價，對每一評價項目進行評分、給出評語。而客觀評價是指以人的生理因素作為舒適度的評價指標，借助各種系統(tǒng)或軟件來分析、處理的評價方法，如人體與座椅接觸面壓力檢測系統(tǒng)等?？陀^評價較大的特點是不以人的主觀意志為轉(zhuǎn)移，一般情況下，客觀評價給出的是較為準確可靠。因此在進行座椅舒適性評價時，只有將各種方法綜合起來考慮，才能建立起科學(xué)、全面、客觀的評價體系。

2.2.1 主觀評價

第一步是確定評估人群，一般樣本數(shù)量越多，反饋的結(jié)果越真實，推薦樣本數(shù)量為50人左右，身高從150～188cm全覆蓋，按SAE人體百分位5%、50%及95%進行分類，各占樣本總數(shù)的1/3，如表2所列。




第二步確定主觀評估內(nèi)容。

第三步確定主觀評價評分表(舉例)，如表3所列。

2.2.2 客觀評價分析

(1)Cosyman&Ramsis舒適性仿真軟件評估Ramsis人機仿真軟件如圖7所示。

(2)舒適性關(guān)聯(lián)的其他客觀評估

①H點檢測；②體壓分布檢查。

目前通用、福特、豐田、本田、寶馬、沃爾沃、德爾福、江森座椅等大公司都在廣泛應(yīng)用美國Tekscan公司的壓力分布測量系統(tǒng)來解決座椅舒適度問題；③座椅發(fā)泡硬度檢測；④座椅固有頻率分析。

振動對駕駛員的直接影響涉及軀干和身體局部的動態(tài)反應(yīng)行為、生理反應(yīng)、性能減退和敏感度障礙。表3列出了人體各個主要部位的共振頻率。

試驗證明，影響座椅動態(tài)舒適性的關(guān)鍵是剛度和阻尼系數(shù)，剛度參數(shù)決定座椅的共振頻率，而阻尼系數(shù)決定座椅的振動衰減特性。只有減小座椅的共振頻率，降低對人體較有影響的高頻區(qū)，降低共振時的振動傳遞率，與汽車的其它減振系統(tǒng)相匹配，降低乘員10Hz附近的振動傳遞率。

3、結(jié)語

隨著汽車消費的不斷增加，消費者對舒適性的要求越來越高，汽車座椅的舒適性研究成為目前汽車設(shè)計中值得深入探討的問題，但目前各大汽車公司和專業(yè)座椅公司在研發(fā)座椅時，對舒適性考慮的不足。究其原因有兩方面原因:**，大多數(shù)座椅設(shè)計規(guī)范和標準也沒有針對座椅舒適性進行明確的、可操作性的規(guī)定并提供試驗確認方法;*二，往往受制于預(yù)算和成本考慮，各大汽車公司缺乏一些專業(yè)的座椅舒適性設(shè)計軟件，都是草草逆向了事。

綜上所述，建立一個可操作的、客觀的、具體的座椅舒適性方法顯得非常急迫而又急需。

作者：徐勇1，靳建龍2，牛寶忠1，傅春宏1（1.奇瑞汽車股份有限公司；2.江鈴重型汽車有限公司）










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