汽车座椅通风功能应用浅谈

【摘要】随着经济的快速增长，人们生活水平的提高，拥有汽车的人家也是越来越多的，每个汽车厂家为了能提高自身的销售额，对于汽车座椅这方面也进行了很深层的研究。所以，本文就从汽车座椅通风功能应用这方面进行研究。

【关键词】汽车座椅；通风功能

中图分类号：O434文献标识码： A

Application discussion on the automobile seat ventilation function

Fu Bin

R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of HeBei,baoding,071000

Abstract: With the rapid economic growth, the improvement of people's living standards, people also have more and more automobiles, each automobile manufacturer in order to improve their sales, they study a very deep research on the automobile seats. Therefore, this article studies the application from the automobile seat ventilation function.

Key Words: automobile seat; ventilation function

一、前言

当今社会，汽车是人们出行的一大主流方式，但是长时间开车的司机会觉得坐在座椅上很不舒服，甚至会因为疲劳影响到驾驶安全，随着技术的不断完善，现在的很多汽车座椅运用了通风功能，使人们长时间坐在座椅上也不会感觉到不舒服。

二、通风功能工作原理

如图1所示，该款座椅的通风功能与加热垫是集成在一起的,上面是加热垫,下面是通风功能装置。其中通风功能是通过在座椅坐垫和靠背发泡背面上增加风扇,利用风扇将空气吸入后导入通风层,气流再从通风层表面向上渗透经过加热垫流向座椅面套表面(座椅面套是采用打孔皮),使乘员在炎热天气情况下可以使用通风功能来散去臀部、背部的汗液,给乘客带来舒适感。

三、温湿度对人体热舒适性的影响

为了评价车内舒适性，国内外学者做了大量的研究工作。美国学者认为，夏季车内温度在22.6-26.6℃，相对湿度在45％-50％时，人体感觉最舒适。法国Diavia公司研究结果认为，最舒适环境应是相对湿度35％-65％，干球温度23-27℃，车内气流流速不大于0.2-0.25m／s，此时能保证人体和周围环境的最佳热平衡。湿度影响着皮肤表面汗液的蒸发，通过皮肤的水分蒸发影响能量代谢平衡，因此影响到人体体温和热感觉。在高温的环境下，空气的湿度对人体热舒适性有着重要的影响。当温度在20-23℃时，人体通过蒸发的散热作用不大；但在气温较高时，人体的热平衡更多地依靠蒸发。当相对湿度增加时，人的排汗量几乎没有变化，但由于皮肤表面上水蒸汽压力与空气压力之差减少，导致人体的最大蒸发散热量减少，相应的皮肤润湿度增大，造成人体的不舒适。人体体温保持在37℃左右一个狭窄的范围内，人体通过传导、对流、辐射和水分蒸发来散发体内新陈代谢产生的热量。当汽车内部温度达到人体皮肤温度时，出汗是唯一散热的途径。此外，在气温不高、人体处于舒适状态时，也会有来自人体的不间断的气态水分蒸发，这种水分蒸发称为无感蒸发。不管是高温下的出汗，还是在舒适温度下的无感蒸发，这些水分都必须顺利地排出人体皮肤周围的小环境，人们才能感觉到有良好的热舒适性。

四、汽车座椅的人机工程设计

1、座椅的人机工程学要求

（1）各部贴合感:要求座椅靠背和座垫的形状与人体背部、臀部及大腿底面的形状相贴合。贴合感强的座椅将有利于改进接触面积和部位。

（2）横向稳定性:汽车转弯时,人体承受横向加速度,为了提高乘员的身体保持性,要求座椅的侧面稍加高,以便两跨和大腿部能轻轻支承身体。

（3）背部和腰部的合理支撑:汽车座椅设计时应提供形状和位置适宜的两点支承,第一支承位于人体第5～6胸椎之间的高度上,作为肩靠能减轻颈曲变形;第二支承设置在腰曲部位,作为腰靠,能保证乘坐姿势下近似于正常的腰曲弧线。

（4）各部合适的软硬感:座椅最重要的作用是支撑乘员的身体,不能只是一把安乐椅,表面硬一些的座椅不易使人疲劳,但与身体不是特别贴合的硬座椅会压迫身体的某一部分,使疲劳感倍增。

（5）振动舒适性:需要设计好座椅的静态刚度、共振频率及衰减特性。

2、座椅的结构参数

汽车座椅的舒适性通常包括震动舒适性、坐姿舒适性和操作舒适性。震动舒适性一般不能只靠尺寸参数来保证,而驾驶席的坐姿舒适性和操作舒适性以及乘员席的坐姿舒适性则应通过座椅的结构和尺寸参数得到相应程度的保证。座椅的尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值加以确定。

3、人体模板在车辆座椅设计中的应用

利用人体模板考察车辆室内主要人机工程学设计参数,用以了解和评价汽车的人机工程设计。以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体形态特征和力学特性的有效工具,是对人机系统进行考察研究、分析评价、试验设计不可缺少的重要辅助手段。目前SAEJ826人体模板是车身布置最常用的(如图2),这种人体模板是根据人体测量数据进行处理和选择而得到的标准人体尺寸来制作的。将人体模板置于1∶1模型或样车的作业空间内,或将二维人体模型置于设计图纸的相关位置,可用于校核设计的可行性和合理性。结合精确的人体模板中各种主要的人体参数,按照一定的经验理论,考察汽车室内主要人机工程学设计参数。根据人体模板的标准参数,包括人体静态尺寸(主要是坐寸)、功能尺寸(坐姿活动范围尺寸)、作业尺寸(主要是手部、脚部的力学参数)等,确定相应的汽车车厢空间、座椅位置、转向盘、操控台、扶手等的设计参数。具体分类上主要是人体的舒适性设计参数(座椅、室内空间等),操作性设计参数(方向盘、控制台、扶手、脚踏板等)以及安全性设计参数等。

图2 SAEJ826人体模板

4、座椅布置

根据人体的舒适坐姿和汽车设计对人体的布置要求,对座椅进行布置并确定座椅与操纵装置的相对位置;按舒适坐姿选择座椅的座面高度、座宽、座深、座面倾角、靠背的高、靠背与座面夹角;按汽车中利用人体样板进行人体布置的原则,来确定座椅与操纵装置的相对位置,确定出座椅与方向盘和加速踏板的相对位置,同时确定座椅的水平调节量和垂直调节量。

5、人体压力在座椅上的分布

人体与座椅之间的压力分布称为坐姿的体压分布,坐姿的体压分布是影响乘坐舒适性的重要因素。人就坐时,身体重量的大部分(约80%)经过臀部、背部隆起部分及其附着的肌肉压在座椅面上。座椅各部位的受力分布如图3。

图3 座椅各部位的受力分布

五、汽车座椅造型设计的流程及方法分析

汽车座椅的造型设计同样需要遵循产品设计的基本流程，有设计前期、设计展开、设计后期3个主要步骤，每个步骤中由于产品不同，流程上略有不同，但都大同小异。

1、设计前期

在明确了具体的设计项目之后，首要进行的是设计相关的调查与研究，在这个阶段，其调查主要集中在3个方面。

（1）普通环境调查。普通环境是指社会环境变化的大方向和该行业的发展趋势，其调查内容主要是指该行业中政府的法律法规，是否受扶持或控制趋势等方面的调查。通过对近年来各种汽车座椅造型的比对，不难发现，汽车座椅的发展趋势主要有：轻量化趋势、模块化趋势、环保性趋势等，由于这些趋势的影响，对产品本身的功能、材料、文化因素、生产工艺和加工成本等方面进行了约束。通过普通环境的调查，座椅造型设计的基本基调可以首先进行定位，是否选用已有的发泡技术、表面工艺，采用何种金属骨架，应当符合设计和行业发展的哪些趋势等。

（2）行业环境调查。这个阶段的调查包括了关于汽车座椅造型所涉及的多个因素：第一，市面上座椅的主体功能调查，汽车座椅越来越多的加入新型功能；第二，企业的品牌调查，主要包括汽车开发的形式和座椅所在的具体使用环境及使用方式，企业品牌的关键竞争力和针对的市场优势。这些因素限定汽车座椅的形式和需要满足的操作方式等，同时也限定了汽车座椅在汽车中应该营造的氛围和档次。通过对行业环境的调查，可以进行完善座椅造型的产品定位，是什么级别车型的座椅设计，主要针对的是哪些客户群，产品成本如何控制，造型是要复杂还是简单。

（3）人因环境调查。这是设计前期的重要调查阶段，主要包括：已有产品调查、目标用户群体调查等。第一，对已有产品的调查，首先要调查国内汽车各个不同品牌的销量，从而判断消费者对车型设计、购买价格等方面的喜好。近3年内汽车销量增加迅速，其中基本型乘用车（轿车）产销1013.75万辆和1012.27万辆，同比增长5.87%和6.62%。数据表明，乘用车需求量大，在2011年乘用车销量排名前十的品牌依次为凯越、朗逸、科鲁兹、捷达、宝来、桑塔纳、赛欧、夏利、悦动和福克斯，因此，对该系列品牌的座椅造型设计进行分析后发现，主要分为美、德、韩三国的设计风格，这几种设计风格在保证了汽车座椅的基本要求后，美国汽车座椅最注重豪华大气的设计风格，德国的设计风格趋于严谨实用，人性化风格设计最为突出，韩国的设计风格变化快，配色多，现代感强，注重时尚感设计。第二，目标客户群体的调查，主要集中在所定位车型的消费群体上。群体的年龄段、对价格和品质的要求；对性能及油耗要求；对实用及造型的要求。即在满足汽车座椅安全舒适的基本要求外，客户群体对汽车座椅呈现出的品质感、造型因素、尺寸大小都还有一定的要求。同时这部分消费群体受教育程度、文化背景等方面的影响，也对汽车座椅的造型设计提出了新的要求。通过对汽车座椅设计前期的研究，可以进行汽车座椅造型设计的基本产品定位。在符合汽车总体轻量化，注重汽车舒适性和安全性之外，采用何种技术和表面处理工艺进行汽车座椅的造型设计；控制开发成本，其直接关系造型的复杂难易程度；满足消费群体的需求，采用何种设计风格。

2、设计展开

在确定了设计前期的所有要求和目标，明确了汽车座椅造型设计的基本定位之后，需要将产品定位转化为准确的设计定位，即明确产品具体如何设计，什么样的形状和色彩才能表现出前期对产品的定位，这就需要对形状和色彩的语意进行分析，进而对其进行选择和应用。

（1）形状定位分析。形状是造型设计中的基本元素，也是产品表现出来的一种“符号”，特定的符号可以使人们的情感回到过去；有些物品会因为过去的记忆，使人们产生强烈的感情；某些产品特定的形象符号又会使人们把它们与某些特定的社会现象、历史故事等联系起来，引发有关的深层思考。那么在汽车座椅采用的形状设计中，就要力图通过特定的符号及特定组合，唤醒人们的地方文化记忆和思想认同。这里通过设计前期的分析已经知道了被表征物，即汽车座椅需要带给消费者什么样的感受和感觉，就可以通过这种被表征物，去寻找和提炼表征物的特征和“符号”。

（2）色彩定位分析。色彩对人视觉的影响是非常重要的，有调查显示，人的视觉器官在观察物体时，最初的20 s内，色彩感觉占80％，其同样具有“符号”的作用，有功能性语意和人文性语意2层。功能语意是指人类由于相同心理构造对色彩的知觉和感觉存在着共同的倾向，通过色彩的冷暖、轻重、软硬、强弱等

来判断它们在某一产品中可能具有的含义。而人文语意是人们对于色彩感性需求的集中反映，其中介是文化，在不同的文化语境中诠释有着不同的结果。在进行汽车座椅色彩设计的同时，通过设计前期的调查，来寻找提炼出形容预期色彩的语意关键形容词，然后再将其转化为实际的色彩风格词汇，并对应上相应的色彩，从而建立起汽车座椅的色彩语意空间，通过论证定位出产品的色彩。在经过详细的调查和论证之后，通过对汽车座椅形状和色彩的具体设计定位，对汽车座椅的造型进行草图和图解化分析，并运用调查结果进行草图的评价和分析。

3、设计后期

设计后期主要集中在产品的评价和跟踪上。经过设计前期的调查及设计展开的分析之后，最终完成汽车座椅的效果图和图纸制作，形成一定数量的设计方案，并通过问卷调查和专家评估等方式对设计方案进行评估。同时对比之前的调查和论证结果，寻找出最佳方案并进行后续的样件制作、结构论证以及试生产等阶段。

六、结束语

综上所述，就汽车座椅通风功能应用这方面而言，通风功能不仅为司机长时间坐在座椅上提供了有利的条件，还为司机的身体健康做出了保障，相信在以后的日子中，汽车座椅不仅具有通风功能，还具有跟人们身形的座椅，让长时间开车的司机，不觉得累和不觉得不舒服。

参考文献：

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