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        汽車座椅舒適性設(shè)計要求的探討

        2013-10-19 05:01:26盛先志
        科技視界 2013年29期
        關(guān)鍵詞:舒適性設(shè)計

        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,汽車消費的日趨成熟,消費者對汽車產(chǎn)品的要求也越來越高,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發(fā)階段對座椅的舒適性設(shè)計也越來越重視。

        1 座椅設(shè)計原則

        1)要把人的坐姿和座椅的樣式尺寸聯(lián)系起來;

        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)計要求

        本文將從座椅尺寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)及材料方面對座椅舒適性設(shè)計進行探討。

        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,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(wěn)定。汽車座椅的高度根據(jù)車型區(qū)別推薦值會有所不同。

        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,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(dǎo)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(shè)計依據(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)??勘掣叨仁茄丶偃塑|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(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(tài)(見圖1)由于無靠背或不正確的背部以致產(chǎn)生脊柱后凸的姿勢9使兩椎骨間產(chǎn)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(shè)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(qū)域內(nèi)(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(diào)節(jié)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(guān)系。經(jīng)過研究,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,防止乘坐時硬物擠壓人體造成不舒適的感覺,設(shè)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(fā)泡B 面都需要有鍍層、消音墊或相關(guān)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(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),對發(fā)泡硬度無特別規(guī)定。一般來講,座椅發(fā)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(fā)泡硬度的座椅供評估。硬度的公差需要關(guān)注,同時還要關(guān)注不同懸掛系統(tǒng)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(fā)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(fù)合層的材料會影響H 點的位置。

        3 結(jié)語

        本文在遵循設(shè)計原則的前提下,從座椅尺寸參數(shù)、結(jié)構(gòu)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(shè)計要點及參數(shù)數(shù)據(jù),為座椅設(shè)計者提供參考。

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

        [2]王云祥,呂衡發(fā),張書琴.人體解剖學(xué)[M].長春: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.

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