夏攀，陳維維，韓雪

商用車(chē)座椅設(shè)計(jì)探討

夏攀，陳維維，韓雪

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

商用車(chē)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。對(duì)其連帶到整車(chē)設(shè)計(jì)的研究從未停歇，力求不斷提高駕駛舒適性及其感受。文章首先簡(jiǎn)析座椅的主要結(jié)構(gòu)及功能、主要部件的設(shè)計(jì)原則，最后，對(duì)商用車(chē)座椅未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)介。

商用車(chē)；座椅；設(shè)計(jì)原則

引言

座椅是商用車(chē)駕駛中人身首先且長(zhǎng)時(shí)間接觸的部件，是“人、車(chē)、環(huán)境”的組合體。隨著人們對(duì)車(chē)輛配置要求的提高，對(duì)乘坐的安全性、舒適性要求也日益提高。座椅作為商用車(chē)內(nèi)飾的一個(gè)重要部分，是集人機(jī)工程學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、控制工程等為一體的系統(tǒng)產(chǎn)品，并成為汽車(chē)安全性研究中的重要部件，它的優(yōu)劣對(duì)汽車(chē)的舒適性、安全性和汽車(chē)內(nèi)部的美觀性有著至關(guān)重要的影響[1]。

1 座椅主要構(gòu)件及功能

1.1 主要構(gòu)件

汽車(chē)座椅主要組成構(gòu)件為：座椅骨架、頭枕、靠背、坐墊以及附屬的調(diào)節(jié)裝置與安全保護(hù)裝置[2]。座椅骨架，一般用型材制造或采用鋼板沖壓焊接；頭枕、坐墊和靠背的設(shè)計(jì)，須基于人體工程學(xué)而開(kāi)展，保證其形狀與人體最大程度的匹配，合理設(shè)計(jì)布置人體座椅的接觸壓力；調(diào)節(jié)裝置的主要作用是使人在最舒服的狀態(tài)下調(diào)節(jié)座椅與駕駛操控裝置的相對(duì)位置（圖1為某手動(dòng)式座椅結(jié)構(gòu)解構(gòu)示意）。

1.2 功能

（1）頭枕，主要作用是支撐并保護(hù)人體的頭、頸部，有效緩解頸部疲勞，駕駛活動(dòng)中，若發(fā)生緊急制動(dòng)或遭遇追尾等情況，頭枕可有效吸收部分力量，緩沖頭部受到的強(qiáng)大沖擊力，繼而保護(hù)頭部安全（圖2所示）[1]。

（2）坐墊、靠背，主要是承受強(qiáng)度、舒適性，其次是造型設(shè)計(jì)。盡可能貼合人體曲線(xiàn)的座椅造型，是緩解駕駛員疲勞度的基本保障。

（3）調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)，包括座椅的高度調(diào)節(jié)、前后調(diào)節(jié)、坐墊傾角調(diào)節(jié)、座椅靠背調(diào)節(jié)以及腰托調(diào)節(jié)等等，目前對(duì)座椅舒適性、功能性要求越來(lái)越多，所以座椅的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也越來(lái)越多。

圖1 手動(dòng)式調(diào)節(jié)座椅結(jié)構(gòu)解構(gòu)示意圖

圖2 頭枕在正常與追尾的位置

2 座椅主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)原則

座椅的設(shè)計(jì)原則都是圍繞座椅整體舒適性、安全性進(jìn)行的，座椅外型尺寸參數(shù)必須滿(mǎn)足不同人體的不同需求。

2.1 座墊

座墊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是座墊深度和座墊側(cè)翼的傾角，需保證對(duì)臀部穩(wěn)定舒適的支撐。座墊深度較大，人體軀干為了適應(yīng)而前移，無(wú)法有效支撐腰部，產(chǎn)生疲勞；若座墊深度較小，則大腿因其未得到有效的支撐同樣產(chǎn)生酸痛感。因此，通常座墊深度的設(shè)計(jì)，必須基于臀部到大腿表面全長(zhǎng)的四分之三比例，推薦值為400～480mm。而座墊的傾角主要確保足夠的安全性與舒適性，推薦值為2°～10°。座墊的設(shè)計(jì)除了完善座墊深度與側(cè)翼傾角，其應(yīng)用材料、軟硬度以及面料的選用也會(huì)直接影響安全性與舒適性。

2.2 靠背

靠背高度與寬度的設(shè)計(jì)，其高度的設(shè)定，為確保給予身材較為高大的乘客提供其穩(wěn)定、舒適的肩部支撐，椅背高度的設(shè)定不可低于610mm?？勘车膶挾韧扑]值通常為400～520mm，與坐墊寬度基本一致；靠背角度，若要保證降低其疲勞度而提高舒適性，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)即在于背靠的設(shè)計(jì)是否有效結(jié)合人體脊柱結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行科學(xué)、切實(shí)的設(shè)計(jì)?？勘承螤钆c角度的設(shè)計(jì)是決定性因素，為保證足夠的舒適性，需要確?？勘硨?duì)應(yīng)腰部的曲度，腰部所支撐的位置應(yīng)在從人機(jī)工程示意圖的H點(diǎn)沿軀干線(xiàn)方向水平向上約135-150mm區(qū)域內(nèi)。

2.3 發(fā)泡

座椅發(fā)泡硬度設(shè)定，必須進(jìn)行多次路測(cè)試驗(yàn)而定，結(jié)合全方位、綜合的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相對(duì)最優(yōu)方案[3]。座椅泡沫對(duì)座椅舒適性來(lái)說(shuō)起到?jīng)Q定性的影響作用，若座椅泡沫填充太多則導(dǎo)致太硬，使坐感失去彈性，降低舒適度；而若太軟，則身體過(guò)于凹陷進(jìn)座椅內(nèi)，影響軀體正?；顒?dòng)，實(shí)際設(shè)定的數(shù)據(jù)，依照實(shí)車(chē)座椅評(píng)測(cè)的舒適程度予以調(diào)控。

2.4 座椅骨架

座椅骨架的設(shè)計(jì)也是能夠提高駕駛員與乘坐者舒適度的關(guān)鍵內(nèi)容[4]。人體與座椅骨架的間距，不可小于35 mm，座椅尺寸參數(shù)要求：座椅高度的設(shè)計(jì)，座墊前端最少必須高于人體膝窩高度之上約50mm，避免膝窩產(chǎn)生壓迫感，座墊前端的弧面必須保證其足夠的平滑性。座椅前部確保有充足的空間，保證腿部向前舒展時(shí)，此姿勢(shì)相對(duì)于腿部與整個(gè)身體感受而言是處于較為放松舒適的狀態(tài)，且同時(shí)也保證軀干的穩(wěn)定性。

2.5 蒙皮材料

面套是人體接觸座椅的第一對(duì)象，其有針織面料、機(jī)織面料、人造革面料、真皮面料等，面套選用材料的不同，對(duì)座椅舒適性、經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。

3 商用車(chē)座椅未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

節(jié)能、安全和環(huán)保是現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的主流和方向。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高以及消費(fèi)者健康和安全意識(shí)的增強(qiáng)，商用車(chē)的座椅已不僅僅是傳統(tǒng)意義上的座椅，對(duì)座椅的要求也越來(lái)越高。座椅作為一個(gè)關(guān)鍵的內(nèi)飾子系統(tǒng)，集安全性、舒適性和娛樂(lè)性于一身，其未來(lái)的發(fā)展方向是安全、舒適、科技、智能、環(huán)保、輕量化等。

3.1 安全性與舒適性

主動(dòng)式頭枕在車(chē)輛發(fā)生碰撞時(shí)，主動(dòng)向前彈出，減少頭枕與乘員頭部距離，更有效的保護(hù)頸部[1]，如下圖所示：

圖1 主動(dòng)式頭枕

3.2 智能化與科技感

通過(guò)電子化、智能化技術(shù)在座椅上的應(yīng)用，使得座椅具有多種人性化功能，從而提高座椅的舒適性和多功能性，例如：按摩功能座椅、超薄型座椅、自適應(yīng)座椅等等，下圖為雪佛蘭某概念車(chē)型的座椅設(shè)計(jì)效果圖。

圖2 雪佛蘭某概念車(chē)型的座椅設(shè)計(jì)效果圖

3.3 輕量化

座椅骨架基本承載了座椅的重量，首先可通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到重量最小化的座椅骨架；其次，通過(guò)采用密度較小的合金材料例如鋁合金、鎂合金等或者高強(qiáng)度復(fù)合材料來(lái)減少骨架重量。

3.4 環(huán)保性

這個(gè)主要針對(duì)座椅面料以及座椅填充物，環(huán)保面料的氣味及VOC值非常低，基本上對(duì)人體健康無(wú)傷害，環(huán)保面料還容易回收，不污染環(huán)境，例如，可用棕櫚墊代替聚氨酯發(fā)泡，在座椅包覆面料上，可用竹纖維面料、水性PU面料來(lái)代替現(xiàn)有的面料[1]。

4 結(jié)語(yǔ)

座椅是商用車(chē)內(nèi)飾的核心部分，是決定駕乘舒適性的主要影響因素。隨著汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的關(guān)注面更加全面，對(duì)直接、長(zhǎng)期接觸的汽車(chē)座椅的要求也提出了更全面、綜合的需求。因此，為更全面的提升產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，汽車(chē)廠商與企業(yè)也不斷進(jìn)行著汽車(chē)座椅的研發(fā)，從座椅結(jié)構(gòu)、制造工藝與材料選用等進(jìn)行全方位的優(yōu)化，以人體工程學(xué)為基準(zhǔn)，以大眾現(xiàn)實(shí)需求為核心導(dǎo)向，力求設(shè)計(jì)制造出更符合大眾綜合性現(xiàn)實(shí)需求的多功能座椅。

[1] 鐘柳華,孟正華,練朝春.汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)與制造[J].國(guó)防工業(yè)出版社, 2015.4.

[2] 郝利生,張智勇.汽車(chē)座椅舒適性設(shè)計(jì)要求的探討[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù),2019.

[3] 黃海,何新源,蔣琳.淺談汽車(chē)座椅設(shè)計(jì)[J].科技資訊,2018.

[4] 盛先志,侯輝.汽車(chē)座椅舒適性設(shè)計(jì)要求的探討[J].科技視界,2013.

Discussion on Seat Design of Commercial Vehicles

Xia Pan, Chen Weiwei, Han Xue

( Shaanxi Heavy Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

Commercial vehicle seats are a key component that is directly related to the safety, comfort and productivity of the occupant. Research on its associated vehicle design has never stopped, and strives to continuously improve driving comfort and its feelings. This article first briefly analyzes the main structure and function of the seat, the seat design principles. Finally, it introduces the future development trend of commercial vehicle seats.

Commercial vehicle; Seat; Design principles

U463.83+6

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1671-7988(2019)18-95-03

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夏攀，就職于陜西重型汽車(chē)有限公司汽車(chē)工程研究院，從事駕駛室內(nèi)飾設(shè)計(jì)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.031