商用车座椅设计探讨

夏攀，陈维维，韩雪

商用车座椅设计探讨

夏攀，陈维维，韩雪

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

商用车座椅是直接关系到乘员驾乘安全、舒适和工作效率的关键部件。对其连带到整车设计的研究从未停歇，力求不断提高驾驶舒适性及其感受。文章首先简析座椅的主要结构及功能、主要部件的设计原则，最后，对商用车座椅未来发展趋势进行简介。

商用车；座椅；设计原则

引言

座椅是商用车驾驶中人身首先且长时间接触的部件，是“人、车、环境”的组合体。随着人们对车辆配置要求的提高，对乘坐的安全性、舒适性要求也日益提高。座椅作为商用车内饰的一个重要部分，是集人机工程学、机械振动、控制工程等为一体的系统产品，并成为汽车安全性研究中的重要部件，它的优劣对汽车的舒适性、安全性和汽车内部的美观性有着至关重要的影响[1]。

1 座椅主要构件及功能

1.1 主要构件

汽车座椅主要组成构件为：座椅骨架、头枕、靠背、坐垫以及附属的调节装置与安全保护装置[2]。座椅骨架，一般用型材制造或采用钢板冲压焊接；头枕、坐垫和靠背的设计，须基于人体工程学而开展，保证其形状与人体最大程度的匹配，合理设计布置人体座椅的接触压力；调节装置的主要作用是使人在最舒服的状态下调节座椅与驾驶操控装置的相对位置（图1为某手动式座椅结构解构示意）。

1.2 功能

（1）头枕，主要作用是支撑并保护人体的头、颈部，有效缓解颈部疲劳，驾驶活动中，若发生紧急制动或遭遇追尾等情况，头枕可有效吸收部分力量，缓冲头部受到的强大冲击力，继而保护头部安全（图2所示）[1]。

（2）坐垫、靠背，主要是承受强度、舒适性，其次是造型设计。尽可能贴合人体曲线的座椅造型，是缓解驾驶员疲劳度的基本保障。

（3）调节装置设计，包括座椅的高度调节、前后调节、坐垫倾角调节、座椅靠背调节以及腰托调节等等，目前对座椅舒适性、功能性要求越来越多，所以座椅的调节机构也越来越多。

图1 手动式调节座椅结构解构示意图

图2 头枕在正常与追尾的位置

2 座椅主要构件的设计原则

座椅的设计原则都是围绕座椅整体舒适性、安全性进行的，座椅外型尺寸参数必须满足不同人体的不同需求。

2.1 座垫

座垫设计的要点是座垫深度和座垫侧翼的倾角，需保证对臀部稳定舒适的支撑。座垫深度较大，人体躯干为了适应而前移，无法有效支撑腰部，产生疲劳；若座垫深度较小，则大腿因其未得到有效的支撑同样产生酸痛感。因此，通常座垫深度的设计，必须基于臀部到大腿表面全长的四分之三比例，推荐值为400～480mm。而座垫的倾角主要确保足够的安全性与舒适性，推荐值为2°～10°。座垫的设计除了完善座垫深度与侧翼倾角，其应用材料、软硬度以及面料的选用也会直接影响安全性与舒适性。

2.2 靠背

靠背高度与宽度的设计，其高度的设定，为确保给予身材较为高大的乘客提供其稳定、舒适的肩部支撑，椅背高度的设定不可低于610mm。靠背的宽度推荐值通常为400～520mm，与坐垫宽度基本一致；靠背角度，若要保证降低其疲劳度而提高舒适性，其设计重点即在于背靠的设计是否有效结合人体脊柱结构来进行科学、切实的设计。靠背形状与角度的设计是决定性因素，为保证足够的舒适性，需要确保靠背对应腰部的曲度，腰部所支撑的位置应在从人机工程示意图的H点沿躯干线方向水平向上约135-150mm区域内。

2.3 发泡

座椅发泡硬度设定，必须进行多次路测试验而定，结合全方位、综合的试验数据，产生相对最优方案[3]。座椅泡沫对座椅舒适性来说起到决定性的影响作用，若座椅泡沫填充太多则导致太硬，使坐感失去弹性，降低舒适度；而若太软，则身体过于凹陷进座椅内，影响躯体正常活动，实际设定的数据，依照实车座椅评测的舒适程度予以调控。

2.4 座椅骨架

座椅骨架的设计也是能够提高驾驶员与乘坐者舒适度的关键内容[4]。人体与座椅骨架的间距，不可小于35 mm，座椅尺寸参数要求：座椅高度的设计，座垫前端最少必须高于人体膝窝高度之上约50mm，避免膝窝产生压迫感，座垫前端的弧面必须保证其足够的平滑性。座椅前部确保有充足的空间，保证腿部向前舒展时，此姿势相对于腿部与整个身体感受而言是处于较为放松舒适的状态，且同时也保证躯干的稳定性。

2.5 蒙皮材料

面套是人体接触座椅的第一对象，其有针织面料、机织面料、人造革面料、真皮面料等，面套选用材料的不同，对座椅舒适性、经济性都有直接影响。

3 商用车座椅未来的发展趋势

节能、安全和环保是现代汽车技术发展的主流和方向。随着社会经济水平的不断提高以及消费者健康和安全意识的增强，商用车的座椅已不仅仅是传统意义上的座椅，对座椅的要求也越来越高。座椅作为一个关键的内饰子系统，集安全性、舒适性和娱乐性于一身，其未来的发展方向是安全、舒适、科技、智能、环保、轻量化等。

3.1 安全性与舒适性

主动式头枕在车辆发生碰撞时，主动向前弹出，减少头枕与乘员头部距离，更有效的保护颈部[1]，如下图所示：

图1 主动式头枕

3.2 智能化与科技感

通过电子化、智能化技术在座椅上的应用，使得座椅具有多种人性化功能，从而提高座椅的舒适性和多功能性，例如：按摩功能座椅、超薄型座椅、自适应座椅等等，下图为雪佛兰某概念车型的座椅设计效果图。

图2 雪佛兰某概念车型的座椅设计效果图

3.3 轻量化

座椅骨架基本承载了座椅的重量，首先可通过结构优化，得到重量最小化的座椅骨架；其次，通过采用密度较小的合金材料例如铝合金、镁合金等或者高强度复合材料来减少骨架重量。

3.4 环保性

这个主要针对座椅面料以及座椅填充物，环保面料的气味及VOC值非常低，基本上对人体健康无伤害，环保面料还容易回收，不污染环境，例如，可用棕榈垫代替聚氨酯发泡，在座椅包覆面料上，可用竹纤维面料、水性PU面料来代替现有的面料[1]。

4 结语

座椅是商用车内饰的核心部分，是决定驾乘舒适性的主要影响因素。随着汽车工业技术的高速发展，人们对汽车的关注面更加全面，对直接、长期接触的汽车座椅的要求也提出了更全面、综合的需求。因此，为更全面的提升产品的核心竞争力，汽车厂商与企业也不断进行着汽车座椅的研发，从座椅结构、制造工艺与材料选用等进行全方位的优化，以人体工程学为基准，以大众现实需求为核心导向，力求设计制造出更符合大众综合性现实需求的多功能座椅。

[1] 钟柳华,孟正华,练朝春.汽车座椅设计与制造[J].国防工业出版社, 2015.4.

[2] 郝利生,张智勇.汽车座椅舒适性设计要求的探讨[J].汽车实用技术,2019.

[3] 黄海,何新源,蒋琳.浅谈汽车座椅设计[J].科技资讯,2018.

[4] 盛先志,侯辉.汽车座椅舒适性设计要求的探讨[J].科技视界,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

A

1671-7988(2019)18-95-03

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夏攀，就职于陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，从事驾驶室内饰设计。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.031