李健

(吉利汽車研究院(寧波)有限公司,浙江寧波 315336)

0 引言

汽車在安全行駛時，其座椅能夠有效地降低在運(yùn)動過程當(dāng)中所形成的振動，而且還能夠?qū)τ隈{駛?cè)艘嗷蚴浅俗嗽隈{駛和乘坐汽車座椅舒適度層面上提供一定的保障，在現(xiàn)如今的社會，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的崛起和廣泛的使用，各行各業(yè)都在競相地運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，在這樣的發(fā)展背景之下，汽車已然獲得了整體性的普及，所以人們在選擇汽車的過程當(dāng)中也越發(fā)地重視汽車的舒適性。至此，汽車舒適度的研究也成為了汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的一個方向，如何完善和改進(jìn)汽車座椅的舒適度，并且為駕駛者以及乘坐人員設(shè)計并提供舒適體驗(yàn)較好的汽車座椅，成為現(xiàn)如今汽車產(chǎn)業(yè)研發(fā)人員以及設(shè)計人員主要研究和設(shè)計的課題。對于汽車座椅應(yīng)該在保證駕駛?cè)藛T安全的同時，務(wù)必要充分地滿足駕駛者以及乘坐者在汽車座椅舒適度層面的需要和標(biāo)準(zhǔn)；對于汽車企業(yè)來講，能夠有效地提高企業(yè)在激烈的市場競爭當(dāng)中的競爭力，并且可以在市場競爭當(dāng)中占據(jù)一定的地位，從而能夠獲得更好地發(fā)展。

1 汽車座椅的構(gòu)成和類型

1.1 汽車座椅的構(gòu)成

汽車座椅的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 汽車座椅的構(gòu)成

從整體的架構(gòu)層面進(jìn)行分析，包含了靠背、骨架等等零部件；從軟裝層面進(jìn)行分析，其主要包含了靠背、海綿坐墊等等零部件。這些內(nèi)容都在最大限度上為駕駛者以及乘坐者提供了極為舒適的駕駛感受和乘坐的感受，在對汽車舒適度進(jìn)行評定的過程當(dāng)中，應(yīng)該進(jìn)一步地考量到汽車座椅的各個層面，要從整體出發(fā)，對其進(jìn)行科學(xué)且完備的測算和評定，保證能夠構(gòu)建良好的舒適度評價機(jī)制。

1.2 汽車座椅的類型

汽車座椅的種類以及分類是極為復(fù)雜且多元化的，如圖2所示，在種類層面上，差異性的類型使用在汽車上的功能也會呈現(xiàn)明顯的差異，依據(jù)其功能的影響，可以劃分為駕駛?cè)藛T的座椅、乘坐人員的座椅等等；依照座椅的形狀以及外在狀態(tài)能夠?qū)⑵鋭澐譃榉蛛x式、半分離式等等；依照汽車座椅的乘坐人員數(shù)量也可以把汽車座椅分為單人、雙人等等；依照座椅的功能以及作用能夠?qū)⒆蝿澐譃檎{(diào)節(jié)式、固定式等等。在現(xiàn)如今伴隨著社會的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的持續(xù)提高，汽車座椅也將向著更為完善和舒適的方向發(fā)展。近幾年來，隨著人們物質(zhì)水平的有效提升，對于汽車座椅整體層面的舒適度標(biāo)準(zhǔn)也越來越高，除此之外，汽車座椅設(shè)計人員以及研究人員也強(qiáng)化了研發(fā)和創(chuàng)新的力度，進(jìn)而是汽車座椅的設(shè)計實(shí)現(xiàn)了人性化和個性化。例如，汽車座椅安裝按摩的功能、坐墊的冷熱調(diào)節(jié)功能等等。這一系列的設(shè)計都在最大限度上為駕駛者以及乘坐者帶來了舒適的感受，更加是極為有效且完善地提升了座椅的舒適程度。

圖2 汽車座椅的分類圖

2 汽車座椅的靜態(tài)舒適性及人體舒適度的分析

2.1 汽車座椅的靜態(tài)舒適性

對于汽車整體性舒適程度的設(shè)計過程當(dāng)中，座椅的科學(xué)且合理的設(shè)計是一項(xiàng)長期且復(fù)雜的重要工作，立足于汽車座椅舒適度的評測層面上進(jìn)行分析，其主要應(yīng)該包括以下3個封面的內(nèi)容：分別是靜態(tài)、動態(tài)以及功能舒適性，提供給駕駛?cè)艘嗷蚴浅俗呤孢m度極高的汽車座椅，這也成為了靜態(tài)舒適性評價的主要內(nèi)容之一。通常來講，舒適程度應(yīng)該體現(xiàn)在設(shè)計的內(nèi)容當(dāng)中，其主要體現(xiàn)在汽車座椅的材質(zhì)、形態(tài)、輪廓等等。而在汽車座椅靜態(tài)舒適度評測的過程當(dāng)中，應(yīng)該立足于人體最為舒適的坐姿，將這一種舒適的坐姿作為設(shè)計的核心、舒適坐墊的軟硬程度等等主要的層面作為基礎(chǔ)進(jìn)行座椅的設(shè)計，進(jìn)而保障舒適度評測的精準(zhǔn)性、科學(xué)性以及合理性。在評定汽車座椅舒適度的過程當(dāng)中，還務(wù)必要對人體實(shí)施細(xì)致化的實(shí)驗(yàn)，對于舒適度的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)性的測量，獲得最為優(yōu)化的數(shù)據(jù)，并針對數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計汽車座椅。而對于汽車內(nèi)部的軟裝方面，要將企業(yè)進(jìn)行深入的考量，基于人機(jī)工程理論以及駕駛?cè)说男睦韺W(xué)理論，保證座椅舒適度以及合理性的同時，可以最大程度地滿足乘坐者以及駕駛者的座椅舒適度需要，進(jìn)而使設(shè)計人員能夠設(shè)計出舒適感極佳的座椅，為駕駛者以及乘坐者帶來良好的駕駛體驗(yàn)和乘坐體驗(yàn)。

2.2 人體舒適模型分析

保障駕駛者在駕駛汽車時，腰部的位置能夠處于放松的狀態(tài)，只有這樣才能夠緩解對于腰部的壓力，并且也極大地提升了駕駛者座椅舒適度，進(jìn)而保障了駕駛者腰部位置不會受到擠壓，能夠大大地降低駕駛者在長時間地駕駛所形成的腰部問題。基于人體工程學(xué)的理論，人體臀部要和座椅靠背分開，上半身和大腿之間的舒適角度為108°，只有這樣的坐姿才是最為舒適的狀態(tài)，基于此角度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，才可以使人體對汽車座椅的舒適度給予滿足，并且能夠大大地降低駕駛者以及乘坐者的駕駛和乘坐的疲勞感，能夠在最大程度上拓展汽車的內(nèi)部空間，極大地減少了四肢呈現(xiàn)僵直的狀況。因此，在測評和研究汽車舒適度時，可以對人體工程學(xué)理論進(jìn)行深入地探究，并且對其數(shù)據(jù)實(shí)施進(jìn)一步地分析，以此來保障精準(zhǔn)完善地評定汽車座椅舒適度。

3 汽車座椅靜態(tài)舒適度的主觀評價

3.1 主觀評價指標(biāo)的構(gòu)建

運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)理論對汽車座椅舒適度進(jìn)行測評和分析，國內(nèi)外的很多專家學(xué)者對這一項(xiàng)研究提出了不同的看法。有一些學(xué)者指出，舒適則是一種直覺的體驗(yàn)，主要就是人體沒有任何不舒適的感受，所以用不舒服的體驗(yàn)作為基礎(chǔ)指標(biāo)。還有的專家學(xué)者指出，舒適度是人體對于身體各個器官的感受實(shí)現(xiàn)均衡，體驗(yàn)時一旦受到外界因素的影響時，舒適度就會降低。綜上所述，文中認(rèn)為座椅的靜態(tài)舒適度，應(yīng)該從人體的生理以及心理兩個層面進(jìn)行考量，也就是首先要滿足人體生理層面的舒適，其次還應(yīng)該滿足心理層面的舒適。依照座椅靜態(tài)舒適度的內(nèi)涵，在研究座椅和人的作用時，務(wù)必要研究人-座椅閉環(huán)系統(tǒng)，如圖3所示，由圖中可看出，乘坐人員不單單要感受舒適度，還要依照所感受的舒適度進(jìn)行坐姿的調(diào)整。所以，在研究舒適度主觀評價層面過程中，應(yīng)該著重地考量乘坐人員在這一系統(tǒng)中的生理以及心理的體驗(yàn)。

圖3 人-座椅閉環(huán)系統(tǒng)

3.2 主觀評價權(quán)重因子

3.2.1 構(gòu)建層級架構(gòu)

主觀評價指標(biāo)使用分析方式通過簡化后的評價示意圖如圖4所示。

指標(biāo)感受程度 12345678910坐墊坐墊柔軟程度坐墊輪廓和人體貼合程度下半身舒適程度靠背靠背柔軟程度靠背輪廓與人體貼合程度上半身舒適程度局部背部舒適程度臀部舒適程度大腿舒適程度

第一層：座椅舒適程度，表示為L1;

第二層：3個層面的主觀評價類型，分別表示為B1、B2、B3;

第三層：十個主觀評價指標(biāo)，分別表示為A1、A2、…、A10。

文中采取的是三角模糊數(shù)進(jìn)行模糊評定。

(1)

式中：l≤m≤u，l和u分別記作M的下界和上界的數(shù)值，m作為M的隸屬度為1的中值。

通常情況下，三角模糊數(shù)如圖5所示。

圖5 三角模糊數(shù)

3.2.2 單個因素權(quán)重值的計算

計算公式為：

(2)

將第一個主觀評價因素記作B1，坐墊的模糊權(quán)重為：

(1,1.33,2.33)=(3,4,6)

(1,1.33,2.33)+(0.39,0.67,1)+…+(1，1，1)=(7.22，9.66，13.33)

(0.225,0.414,0.831)

3.2.3 因素最后權(quán)重的計算

以第一個主觀評價因素B1，坐墊的模糊權(quán)重為：

v(DB1≥DB2)=1

v(DB1≥DB3)=1

d(B1)=v(DB1≥DB2,DB3)=min(1,1)=1

3.2.4 評價指標(biāo)測算

將A1作為坐墊柔軟程度的總權(quán)重：

TA1=ωB1·ωA1

(3)

測算所有的第三層指標(biāo)的總權(quán)重見表1。

表1 第三層指標(biāo)的總權(quán)重表

4 汽車座椅靜態(tài)舒適度的客觀評價

4.1 客觀評價指標(biāo)的理論研究

文中主要考量汽車座椅舒適度的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從汽車座椅的材質(zhì)、軟硬程度等等方面進(jìn)行分析，對于影響座椅舒適度的客觀因素實(shí)施了細(xì)致化的研究。從導(dǎo)致乘坐人員以及駕駛者不舒適感覺的因素進(jìn)行研究，分析出在舒適度評價過程當(dāng)中具體的評價指標(biāo)。指標(biāo)主要包含3個層面的內(nèi)容，分別是壓力、壓強(qiáng)以及接觸面積。

首先，由于座椅整體架構(gòu)設(shè)計的不完善，導(dǎo)致乘坐人員的不舒適感受。座椅整體架構(gòu)設(shè)計不理想，出現(xiàn)座椅面有凸起的狀況，導(dǎo)致駕駛者以及乘坐者不舒適感提升，主要體現(xiàn)在局部壓強(qiáng)過高等等。其次，由于座椅角度的不科學(xué)，引發(fā)乘坐人員的不舒適感。即便現(xiàn)如今的汽車座椅都能夠自動或手動地調(diào)節(jié)角度，能夠在最大限度上保障大部分乘坐人員的舒適需求，但是依舊要考量到部分乘坐人員身體角度和座椅輪廓設(shè)計的舒適度需求，一旦座椅角度不科學(xué)，體壓展現(xiàn)為壓強(qiáng)最高點(diǎn)偏移臀部坐骨節(jié)點(diǎn)等等。最后，汽車沒有頭枕和腰墊，導(dǎo)致乘坐人員的不舒適感。這時體驗(yàn)展現(xiàn)為靠背上沒有明顯的壓強(qiáng)最高點(diǎn)在腰部的狀況，沒有明顯的壓力轉(zhuǎn)變。

4.2 客觀評價指標(biāo)的構(gòu)建

CONFORMat Research系統(tǒng)能夠同時對8個壓力指標(biāo)進(jìn)行研究，這8個壓力指標(biāo)包含了文中所需的5個壓力指標(biāo)，通過分析這8個壓力指標(biāo)可得出：(1)取樣區(qū)的面積。取樣區(qū)壓強(qiáng)和峰值取樣區(qū)壓強(qiáng)，這3個數(shù)據(jù)都需要手動取樣，而手動取樣無法保障每一次取樣的面積完全相同，數(shù)據(jù)有著較大的不精確性，不可以作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)施研究。(2)依照壓強(qiáng)的公式，在所知道接觸面積的基礎(chǔ)之上，整體壓力可以由接觸壓強(qiáng)所獲取，所以保留接觸壓強(qiáng)指標(biāo)。

5 汽車座椅舒適性的改善措施

5.1 調(diào)節(jié)手柄亦或是按鈕位置的選擇

要立足于方便駕駛者以及乘坐人員操作，并且極容易發(fā)現(xiàn)的原則，座椅調(diào)節(jié)手柄亦或是按鈕的設(shè)置，有著極為詳盡的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。例如座椅旁側(cè)板的調(diào)節(jié)手柄，亦或是按鈕和坐墊上表面的高度，垂直距離不應(yīng)該小于75 mm，只有這樣才可以保障駕駛和乘坐人員在乘坐車輛的過程當(dāng)中和座椅面不會形成磕碰的問題。

5.2 調(diào)節(jié)手柄亦或是按鈕尺寸的設(shè)計原則

因?yàn)槠嚨目臻g限制，手柄亦或是按鈕的尺寸設(shè)計務(wù)必要科學(xué)且合理，有時其形狀還需要特別的設(shè)計，應(yīng)該方便與抓握，并且適用于所有大小的手掌。在手柄操作的旋轉(zhuǎn)角度上應(yīng)該保持在30°～40°之間，調(diào)節(jié)手柄的尺寸和調(diào)節(jié)力度有著一定的關(guān)聯(lián)，應(yīng)該依照的規(guī)律是，當(dāng)一個拇指進(jìn)行操作時，手柄的長度應(yīng)該為35 mm，寬度為6 mm，操作力為16 N；當(dāng)操作手指為2個時，手柄的長度也應(yīng)該有所增加，其長度最為合理的為60 mm，寬度為15 mm；當(dāng)參與操作的手指為3個時，在手柄的長度上應(yīng)該拓展為35 mm，在寬度上則是為15 mm。調(diào)節(jié)手輪的尺寸，普遍情況下最小的直徑為60～80 mm之間，為了防止?jié)L動亦或是容易握住，通常情況下，在設(shè)計的過程當(dāng)中采取表面帶有花紋的形態(tài)。

5.3 座椅背部調(diào)節(jié)按鈕的設(shè)計

(1)需要調(diào)整打開或是關(guān)上車門時，極容易發(fā)現(xiàn)并且簡便操作;(2)在位置以及周邊應(yīng)該沒有其他零件所干涉，以免出現(xiàn)誤碰的問題;(3)調(diào)節(jié)標(biāo)識應(yīng)該極容易被駕駛者亦或是乘坐人員所發(fā)現(xiàn)，在位置上不應(yīng)該有所遮擋;(4)在解鎖的過程當(dāng)中應(yīng)該有極為明顯的反饋感;(5)拉環(huán)類的尺寸在內(nèi)徑的數(shù)值上應(yīng)該保持在50 mm以上。

5.4 后排座椅空間的設(shè)計

通常坐于后排的乘坐人的膝蓋，依照前排座椅的最小間隙，在數(shù)值上不能小于75 mm。為了獲得更寬闊的后排空間，并依照完善和創(chuàng)新設(shè)計將前排的座椅骨架設(shè)計成彎形狀。后排乘坐人員的腳部空間設(shè)計原則為:以前排座椅某點(diǎn)為圓心，190 mm為半徑構(gòu)建圓，在這當(dāng)中要求前排座椅骨架以及靠背骨架不可以超過外圓弧面。

5.5 控制行車運(yùn)動力的設(shè)計

眾所周知，當(dāng)汽車駛?cè)霃澋肋^程當(dāng)中，就會形成離心力，而離心力的形成會導(dǎo)致駕駛者和乘坐者形成外傾的感受，這也使得乘坐者和駕駛者乘坐汽車座椅的舒適度有所降低，為了有效地解決這一問題，能夠考量移動式座椅加幾何架構(gòu)的融合設(shè)計計劃，能夠?qū)⒆蔚南鹿羌苓M(jìn)行改善和創(chuàng)新，將其制作成為一個橫向有著弧度，并且是能夠移動的座椅方式，當(dāng)汽車步入彎道過程當(dāng)中，由于離心力的影響，座椅也會向外側(cè)移動，由于有弧度，座椅在向外移動的過程當(dāng)中，可以將乘坐人員推向內(nèi)側(cè)，進(jìn)而保障乘坐人員的坐姿。一旦汽車駛出彎道時，在弧形股價的影響之下，座椅就會回歸到原來的位置，這種設(shè)計是立足于創(chuàng)新的理念，在實(shí)際的操作過程當(dāng)中還有較多的抽象化問題需要完善和解決。

6 結(jié)束語

綜上所述，對于汽車整體舒適度的評定進(jìn)行分析，在這當(dāng)中最為主要的內(nèi)容就是對汽車座椅靜態(tài)舒適度的評價，使用哪一種方式評價汽車靜態(tài)座椅舒適度，能夠?qū)︸{駛者以及乘坐者對于汽車座椅舒適度實(shí)際需要的滿足提供主要的保證。對于汽車座椅舒適度的評價方式實(shí)施了細(xì)致化的分析，并且也提出了完善汽車座椅舒適度的設(shè)計，主要從調(diào)節(jié)手柄、座椅背部、后排座椅的空間等層面進(jìn)行了詳細(xì)分析，以期通過文中的研究能夠?yàn)槠囎问孢m度的完善提供一定的設(shè)計思路，并且還可以為汽車靜態(tài)舒適度評價提供理論的借鑒。為了滿足消費(fèi)者對汽車舒適度需求的不斷提高，設(shè)計人員還應(yīng)該在測量以及評價的層面上積極地探索和創(chuàng)新，細(xì)致化地分析人體和汽車座椅的最優(yōu)化數(shù)據(jù)，將最為完善、科學(xué)且精確的數(shù)據(jù)應(yīng)用在汽車座椅的設(shè)計中，與此同時，也應(yīng)該完善和優(yōu)化汽車座椅舒適度的評價機(jī)制，以此提高行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。