汽车座椅舒适性设计要求的探讨

盛先志 侯 辉

（安徽江淮汽车股份有限公司 技术中心，安徽 合肥 230601）

0 引言

随着家用汽车的普及化，汽车消费的日趋成熟，消费者对汽车产品的要求也越来越高，由座椅的功能和安全性要求逐渐转变为座椅的舒适性及档次感要求。因此，各大汽车制造商在开发阶段对座椅的舒适性设计也越来越重视。

1 座椅设计原则

1）要把人的坐姿和座椅的样式尺寸联系起来；

2）座椅的尺寸应适宜于就座者的人体尺寸；

3）座椅要适于就座者保持不同姿势的需要和调节坐姿的需要；

4）靠背的结构和形状要尽量减少就座者背部和脊柱的疲劳；

5）座椅上应配有适当质地的坐垫以改善臀部及背部的体压分布；

6）人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑；

7）上身应保持稳定；

8）座椅高度应不使大腿肌肉受压。

2 座椅设计要求

本文将从座椅尺寸参数、结构及材料方面对座椅舒适性设计进行探讨。

2.1 座椅尺寸参数要求

2.1.1 座椅高度

建议座垫前端应至少比人体膝窝高度低约50mm，而且使膝窝感受不出压迫感，座垫前端要有平滑的弧面。当座椅前部有足够的空间，可以使腿部向前方舒适地伸展时，这种姿势对腿部而言是一种较佳的松弛方式，而且也有助于身体稳定。汽车座椅的高度根据车型区别推荐值会有所不同。

2.1.2 座椅宽度

座椅宽度应满足臀部就座所需要的尺寸，使人能自由的调整坐姿。单人座椅的座宽一般为400mm～500mm。对于排列成行的多人座椅，座椅宽度应能保证人能自由活动，其座宽则应以两肘间的距离为基准，如此人体才不致有压迫感。因此，坐椅座宽宜为450mm～530mm，530mm 的座椅宽度能满足95%人体的需求。

2.1.3 座椅深度

座椅深度是指座面的前后距离。如果座椅深度尺寸值超过身材较小者的大腿长，即臀部至膝窝距离，座面前缘将压迫到膝窝的压力敏感部位，使坐者人体为使躯干达到靠背的支撑面而改变腰部曲线，或向前滑坐，导致骶椎与腰椎无靠背支撑而呈不良坐姿。因此，其座深可取身材较矮小者人体测量值作为设计依据。身材高大者，其惟一的不利因素在于其双膝略微露出座面前端而已，只要设定的座高使双腿能平放在地面上，就不致于在大腿底部引起压力疲劳。因此，座椅深度一般为450mm 左右。

2.1.4 座垫倾角

座垫倾角是坐垫表面与水平线的夹角。座垫后倾有两种作用，首先由于重心力，躯干会向靠背后移，使背部有所支撑，降低背部肌肉的静态肌力，其次在长期的坐姿下，座垫后倾以防止臀部逐渐滑出座面。一般的坐垫倾角在14°～20°之间。

2.1.5 靠背高度与宽度

靠背高度和宽度主要与人体肩部的高度及肩宽有关。靠背高度是沿假人躯干线方向测量，从H 点量到椅背上端。椅背高度推荐值是625mm，为了给较高乘客提供好的肩部支撑，椅背高度最小值应不低于610mm。靠背的宽度推荐值400mm～520mm，一般与坐垫宽度基本一致。

2.1.6 靠背角度

然而靠背的线性尺寸值只是靠背设计的一部分，靠背的功能主要是维持一种避免疲劳的松弛式脊柱姿势，因此其形状和角度才是最重要的。舒适的靠背必须提供正确的腰部曲度，使脊柱处于自然均衡状态（见图1）由于无靠背或不正确的背部以致产生脊柱后凸的姿势9使两椎骨间产生过度的压力，图1（b）具有正确的腰部支撑形成的脊柱前弯姿势，是一种合乎自然的姿势。这种姿势可由两种座椅设计条件获得：一种是考虑面与背之间的角度；另一种是必须正确地支撑腰椎部位。腰部支撑的位置位于从H 点沿躯干线方向向上135mm～150mm 区域内（见图2）。

图1 坐姿时腰椎和尾椎解剖图

图2 腰托位置示意图

从人体脊柱形状而言，靠背角度在25°较为合适，接近自然的腰部形状。汽车座椅靠背角一般18°～27°，通常座高越低靠背角越大。

jones[3]用一种能调节高度的汽车座椅，让坐者以不同的坐姿研究了姿势与舒适的关系。经过研究，他建议最佳的靠背角度是18°。

2.2 座椅结构

为保证座椅乘坐舒适，防止乘坐时硬物挤压人体造成不舒适的感觉，设计座椅是需要保证人体与靠背骨架的最小距离≥35mm，人体与坐垫骨架的最小距离≥40mm。

座椅板金或者硬件与接触的发泡B 面都需要有镀层、消音垫或相关工艺来消除噪音和异响。

2.3 座椅软性材料

座椅软性材料主要指发泡及蒙皮（面套）。

2.3.1 发泡

座垫密度推荐值：60+5kg/m3，靠背密度推荐值：50+5kg/m3。发泡的硬度与发泡的形状和厚度有关，对发泡硬度无特别规定。一般来讲，座椅发泡的硬度是通过路试确定下来的，路试时可以提供几种不同发泡硬度的座椅供评估。硬度的公差需要关注，同时还要关注不同悬挂系统和面套对硬度感的影响。对要求较高的座椅还可以采用双硬度发泡。

2.3.2 面套

面套的选择对座椅舒适性有直接的影响，面套对舒适性的影响主要有以下几方面：

1）材料是织物还是皮能够影响座椅横向支撑；

2）材料的多少直接影响座椅的外观；

3）材料及其附件能够影响面套的耐久性，从而影响汽车的舒适性；

4）材料类型影响乘客热量方面的舒适性；

5）如果吊紧位置距离人体太近将直接影响乘客的舒适性；

6）面套的张紧度和复合层的材料会影响H 点的位置。

3 结语

本文在遵循设计原则的前提下，从座椅尺寸参数、结构及材料三个方面对座椅舒适性进行探讨，提出座椅舒适性设计要点及参数数据，为座椅设计者提供参考。

［1］刘伟，袁修干.人机交互设计与评价[J].北京：科学出版社，2008：147-256.

［2］王云祥，吕衡发，张书琴.人体解剖学[M].长春：吉林科学技术出版社，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.