汽车座椅舒适性测评体系研究与验证*
[摘要] 随着汽车产业的迅猛发展,人们对于乘坐的舒适性要求越来越高,因此对与驾乘人员接触最多的汽车座椅的舒适性也提出了更高的要求。而如今对于座椅舒适性的相关评价多采用更加直接的主观测评方法,为弥补主观评价的可重复性差等缺点,通过对国内驾乘人员和车型的座椅舒适性研究的基础上,研究并搭建了汽车座椅舒适性测评体系,通过可量化的客观测评方法反映出汽车座椅的舒适程度,为汽车座椅产品的舒适性开发提供测评验证手段。
关键词:座椅支撑;人体工学;缓冲减振;姿势保持;舒适性评价
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前言
汽车成为当今时代人们最常用的出行工具之一。驾乘人员在车辆出行过程中,接触最多的就是车内的座椅。一套优良的座椅将直接影响到消费者对于汽车内部的整体感受,而汽车座椅的舒适性,可以让消费者直观地感受到汽车带来的舒适和便捷[1],根据调研也可以发现座椅舒适性逐渐成为近年来消费者最关注的指标之一。
随着汽车新四化的发展,汽车座舱成为人们的第三生活空间,消费者对座椅舒适性也提出更高的要求:
1)为满足驾乘人员的舒适性,要求汽车座椅软硬事宜,既要够软能够缓冲路面的颠簸,又要够硬具有良好的刚度和强度。
2)要求驾乘人员在乘坐时,座椅可以对人员的压力分布均匀,乘坐舒适。
3)要求座椅对驾乘人员具有良好的人体支撑,做到转弯人“飞”,颠簸人不“晃”。
4)面对当今汽车智能化的发展,消费者也希望座椅可以有更多的功能,如音响头枕、座椅记忆等。
行业中关于座椅舒适性评价指标定义模糊,主客观测评体系有待完善。目前,汽车企业多采用主观评价(如“金屁股”评价、领导评价等方式),主观评价方法也是最直接的方法,即通过主观评价人员坐在座椅上进行主观评价,再利用得到的主观评价结果对座椅进行修改和再设计以满足舒适性要求。但是主观评价结果受环境影响、主观评价人员的身体状态影响较多,可重复性比较差[2],jcuv光靠主观评价对座椅进行舒适性判断耗费时间评价尺度不统
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一。
客观测试方法可以弥补主观测试方法的不足,但目前所采用的客观测试评价指标国内外尚无公开的第三方测评体系或认证项目,并且针对客观测评中的单一指标的定义也各不相同,同时针对座椅舒适性开发用的假人源于SAE J833,与中国驾驶人的人体特征有较大差异,针对此类问题,通过对国内六大地区共计2000余名驾乘测试者的相关数据的基础上,研究并搭建了汽车座椅舒适性测评体系。
1座椅舒适性测评体系建立2013款锐志
本文结合结合消费者对舒适性关注的因素,中国人体特征数据和中国用户及车型的舒适坐姿数据以及主、客观测评结果数据,搭建汽车座椅舒适性测评体系,通过该测评体系的一级、二级评价指标,对座椅舒适性的测试实现客观量化评价。
座椅舒适性认证测评体系主要包含座椅支撑性、人体工学复合型、缓冲减震性、姿态保持性以及附加功能加分测试项目共计五个评价项目,对座椅的舒适性进行多维度测试打分,以直观的量化结果对座椅舒适性进行评价,具体评价项目如图1所示。
图1 评价体系
座椅舒适性的测评项目中,座椅支撑性又分为压力分布和静载特性两项一级指标,人体工学符合特性又分为外观尺寸和人机断面尺寸两项一级指标,姿态保持性分为头枕保持性、侧翼刚度、动态身体保持性三项一级指标,对于缓冲减震性而言,仅包含冲击吸能试验一项一级指标。
依据测评项目,对于每一项一级指标而言,也分别细分为多项二级指标;压力分布包括最大压力、压力面积等五项二级指标;静载特性包括坐垫静刚度、靠背静刚度两项二级指标;外观尺寸包含坐垫长度等八项二级指标;人机断面尺寸包含大腿离去点等四项二级指标;头枕保持性包含头枕接触面积、头枕表面刚度两项二级指标;侧翼刚度包含坐垫侧翼刚度、靠背侧翼刚度两项二级指标;动态身体保持性包含身体偏移量-腰部、身体偏移量-肩部两项二级指标;冲击吸能试验包含最大动态压缩量和阻尼时间两项二级指标。
额外的,为了更全面的对座椅舒适性进行测评,还加入了消费者关心的座椅附加配置功能的加分项目,具体可以分为附加功能和调节功能两大方面,各自的,附加功能包括腰托性能、通风功能、加热功能等;调节功能包括座椅调节方向和头枕调节方向。
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2 评价项目及测试方法介绍
2.1  座椅支撑性
舒适的座椅首先要求对乘坐人员具有良好的支撑性,本测评体系中的座椅支撑性主要通过压力分布和静载特性两个一级评价指标项目进行评价,主要考量座椅坐垫和靠背的软硬程度和压力分担与承载特性。需要针对5%、50%和95%典型分位的人体分别开展测试。
人体乘坐在座椅上后,身体各个部位受到座椅的支撑力,力值大小直接决定了人体的舒适性感受。本测评方法通过压力分布测试系统,针对三种不同分位的中国人体进行乘坐,测出舒适坐姿下的压力分布结果,通过数据处理计算得到压力面积,最大压力值以及对称度系数等不同维度的测评结果,以判断乘员在乘坐过程中是否有异物感,座椅承担的压力是否均匀对称等,以客观测评的角度量化座椅舒适度。
座椅坐垫和靠背要有合理、适中的整体硬度,才能给驾乘人员提供舒适的支撑,本测试通过静载试验设备对座椅指定位置按规定方向施加载荷,通过结果判断座椅总成是否软硬适宜,满足人体舒适要求。沃尔沃成都工厂待遇
2.2  人体工学符合性
座椅设计时需要考虑能让人可以经常改变自己的坐姿,以便舒缓全身的压力,使全身肌肉得以放松。要是座椅有舒适的乘坐环境,首先要考虑人体工学是否满足有足够的间隙便于人体运动,伸展全身肌肉;坐垫长度是否足够以支撑乘客的最大负重等等。
本方法通过3D扫描的方式,可以直接扫描整车状态下座椅的外轮廓,或直接扫描座椅单品并通过校核复现座椅在整车的状态,以得到坐垫尺寸,离去点等重要参数,并判定是否满足规定要求。
2.3  缓冲减振性
2.3.1  冲击吸能试验
车辆颠簸时,振动会传递到人体,优秀的缓冲减振性能,能够使人体迅速恢复到正常乘坐状态,避免过度晃动引起不适感。
本测试通过模拟人体臀部模型模拟人体在颠簸时对座椅的跌落冲击状态,通过测得的座椅压缩量以及阻尼时间判断座椅总成发泡回弹状态以及对人体的承受状态,以判断是否满足对人体对舒适座椅的要求。
2.4  姿势保持性
本测试方法通过对座椅的侧翼以及头枕施加规定载荷,用以测试座椅的侧翼对人体是否可以起到良好的承托和支撑性,座椅的头枕是否可以对人体的头部进行有效的承托。除静态考察座椅对人体坐姿保持性外,也通过多自由度振动台模拟转弯等动态工况,测量假人多个关键部位的位移状态,用以判断在动态工况下座椅对人体姿态的保持性。