汽车座椅静态舒适性评价方法与应用

唐继尧　韦鸿建

摘 要：汽车座椅是车辆驾驶舱以及乘员舱内的重要零部件之一。其主要的基础功能是支撑、定位以及保护驾驶员和乘客。优秀的座椅设计能为驾驶员和乘坐人员提供舒适、安全、不易劳累的行车感觉。本文介绍了评价汽车座椅静态舒适性的主观、客观方法，以及在新车型座椅开发过程中的应用。

关键词：汽车 座椅舒适性 评价方法

1 前言

根据官方公布的统计数据，2020年我国的机动车的保有量已经达到了3.7亿台，这其中汽车的数量已经达到了2.8亿台。2020年我国已经全面进入小康社会，人们的消费水平也越来越高，汽车也已经成为了每个家庭不可缺少的重要通勤工具。与此同时，人们对汽车动、静态性能的要求也进一步提高。而汽车座椅是车辆的驾驶舱以及乘员舱内的重要零部件之一。汽车座椅设计的目标是为不同性别、身高、体重人群提供安全、便利、舒适的驾乘环境。科学的车辆座椅设计不单单可以有效地支撑与分配人体各躯干的重量，提供良好的座椅舒适性，还能够缓解久坐对人体脊柱、腰部、背部、颈部等部位的影响。因此，越来越多的汽车主机厂和供应商也投入了很多资源来加强汽车座椅的舒适性。汽车座椅的驾乘舒适度，主要包括了如下三方面的内容：操作舒适度，静态舒适感以及动态舒适度。其中，汽车座椅的静态舒适度是指汽车在原地静止的场景下 座椅所可以为乘员带来的舒适度特性，它主要和汽车座椅的物理形状、尺寸参数、人机布置参数、面料、发泡材料、调节方式等相关。汽车座椅的静态舒适性评价方法可分为主观评价和客观评价[1]。

2 座椅的静态舒适性评价方法介绍

2.1 主观评价方法

座椅静态舒适性的主观评价是指具有一定能力且经过培训的测评人员以正常驾驶或乘坐姿势坐在座椅上，根据实际乘车的体感以及触感反应，对座椅静态舒适性进行主观测评，并且将测评结果根据综合权衡以进行量化。此方法可以相对较快地给出座椅静态舒适性评价。首先，确定评价人员。评价人员需要满足以下要求：

（1）评价人员每次参与的人数应不少于3人，一般评价人员数量越多，评价结果的真实性就越高;

（2）评价人员身材应该至少包含SAE 95%的男性人体、SAE 50%的男性人体、SAE 5%的女性人体，各类样本占总数的三分之一;若无符合人员，应尽量选择身高体重与标准人体相近的评价人员进行评价;

（3）评价人员应受过相关座椅感知质量培训，了解对标车座椅感知质量状态、目标客户期望、细分市场车辆和该细分市场行业趋势等信息。

第二，确定评价的车辆以及评价的环境。评价的车辆以及评价的环境需要满足下列要求：

（1）评价车辆：需要评价的车辆应当保持整洁干净，轮胎气压达到规定要求，车辆的车身尺寸应当与设计规范一致，所有的操作件以及电器功能件都能够正常使用。评价车辆台数最少是1台，也可以是多台，建议不超过5台。

（2）评价环境：对于评价的场地，要求有足够的采光、独立且安静的环境、平坦的地面以及足够的面积。

第三，确定座椅评价的主要项目。主要评价项目如下：

（1）坐垫：坐垫支撑性、侧翼包裹感、坐垫倾角、离去点;

（2）靠背：肩部贴合感、背部贴合感、腰部贴合感、侧翼包裹感;

（3）头枕：头枕接触面、头枕角度。

第四，评分标准。目前我们的主观评价打分采用的是10分制，专业测评人员根据主观感受对座椅舒适性来打分，如果打分的最小分度值设为1分，那么将无法体现出不同座椅在舒适性上比较微小的差异，因此我们又将1整分平均分成4个分数档，即最小分度值设置为0.25分：0分，0.25分，0.5分，0.75分。具体评分标准见表1。

2.2 客观评价方法

汽车座椅静态舒适性的客观评价方法主要指的是人体压力分布测试，即专业的评价人员以正常的驾驶或乘坐姿势坐在铺垫有体压测试垫的座椅上进行人体压力测试，然后通过电脑软件处理生成压力曲线图或压力云图。体压测试垫的基本原理是垫子上均布着几千个薄膜压力传感器，每一个压力传感器可以将此时这个位置所感知到的压力数据转换成为电信号，之后再通过数据转换器将所得到的电信号传到工作電脑中，最后通过电脑软件处理生成直观可视化的体压分布图。

人体压力在汽车座椅上的分布主要影响因素有：汽车座椅坐垫和靠背的物理形状及刚度分布，还有驾驶员或乘客的乘坐姿势。根据相关人机工程学以及主观评价的经验总结，人体在车辆座椅上相对舒适的条件应该是：相对较大的接触面积、座垫和靠背上身体压力应当合理恰当分布。体压测试主要评测座椅的靠背和坐垫，靠背主要评测区域可分为：①腰部、②下背部、③上背部、④肩部。坐垫主要评测区域可分为：⑤左臀部、⑥右臀部、⑦左腿区、⑧右腿区、⑨左侧翼、⑩右侧翼。

座椅靠背主要作用是支撑人体的背部，而靠背应该尽量充分和身体贴合，因此，靠背上的体压分布测试主要关注各分区的接触面积。靠背体压测试各分区的接触面积应该足够大，压力分布均匀，无压力集中或压力评测区域缺失现象。座椅坐垫的主要功能是支承起人体臀部和双腿， 而按照人机工程学研究成果，臀部区域是身体中最能承载压力的部位之一，所以适宜于承压，但是由于双腿的下侧部有主动脉， 所以不适宜于承载比较重的压力。从图2中可以很明显看出，驾驶员或乘客身体在坐垫上的压力分布并不是完全均匀的，而是以臀部部分的压力最高，之后再慢慢地向周围扩散至臀部的外围区，直至在坐垫前端趋于最低值。因此，座椅坐垫上的体压分布测试主要关注各分区的接触面积、压力分布以及接触长度。

3 实车验证

本次评测选取4辆同级别的SUV来进行车辆座椅静态舒适性的主观评价和客观评价。车辆分别为某项目车、竞品车1、竞品车2、竞品车3。为了保持结果一致性，以下主、客观评价人体体型均选择SAE 50%男性人体相近的评价人员来进行评价。

主观评价评分如表2所示。

客观评价测试数据如表3、表4所示。

通过以上主观评价评分可以看出，座椅靠背舒适性程度：竞品车1>竞品车2>竞品车3>项目车;座椅坐垫舒适性程度：竞品车1>竞品车2=竞品车3>项目车。而客观测试所测出的数据基本与主观评分结论基本一致。因此，评价汽车座椅舒适性将主观评价和客观评价测试相结合，才能对汽车座椅的乘坐舒适性进行全面的评价，且方便实施工程设计改进。

4 总结

本文介绍了评价汽车座椅静态舒适性的主观和客观方法，通过对人体进行压分布测试并结合人体实际的主观感受，基本上能够评价汽车座椅静态舒适性优劣，并根据实际测量的客观数据，为后续优化座椅型面、材质、尺寸等参数上提供了重要依据，在实际车型开发过程中具备一定的指导作用。

参考文献：

[1]刘鹏. 汽车座椅体压分布研究[J]. 汽车科技，2015，2：23-27.