龚治人

摘 要 随着人民生活水平的不断提高，汽车逐渐成为当今社会的主要代步工具。人们购车选择时，已经不仅仅考虑外观、油耗、安全性等方面，舒适性渐渐成为人们选车的一个重要衡量指标。

关键词 静态舒适性；操作舒适性；H点；汽车座椅；人机工程

中图分类号 U46 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）08-0042-02

1 静态舒适性介绍及其影响因素

静态舒适性，从字面层次也不难理解，指在静止的情况下，乘员的主观舒适性感受。也正是由于在静止的环境状态下评测，所以座椅的静态舒适性主要由其自身的相关特性所决定，与汽车底盘悬架、道路工况、座椅在车身环境中的周边零部件的特性等关系不大。具体座椅自身的哪些特性与静态舒适性相关？哪个特性又是最关键的影响因素呢？本文接下来运用正交试验设计分析来寻找关键影响因素。

就汽车来说，影响座椅舒适性因素较多[1]。根据企业中实际工作中的经验得出，影响座椅静态舒适性结果的主要因素如下。

1.1 座椅外轮廓尺寸

座椅外轮廓的头枕高度、靠背高度、腰托位置、靠背离去点、坐垫离去点、坐垫长度、各截面的Insert宽度及Bolster高度等均影响座椅静态舒适性。

1.2 MeatToMetal值

Meat？To？Metal值是指各舒适性截面上，假人与座椅骨架间的最小直线距离。

1.3 悬挂件/蛇形弹簧的弹性系数

在前排座椅靠背或坐垫的中部支撑区域，通常有悬挂件/蛇形弹簧设计。悬挂件/蛇形弹簧均属于簧类零件，其弹性系数直接影响对人体的支撑效果，从而影响静态舒适性。

1.4 面料张紧力

座椅的面套原材料都具有一定的拉伸性。面套設计时，为了避免外观的褶皱、空浮等问题，都会将各块裁片的面料适度拉紧。这样，面套包覆在座椅上时，各区域的面料都有一定的张紧力。这些张紧力使得面套像吊床一样对人体也有一定的支撑性，故也会影响静态舒适性。

1.5 发泡压陷硬度（客观定义发泡软硬程度）

发泡压陷硬度是发泡软硬层度的客观体现值。与座椅H点的达成有关，是座椅静态舒适性的一个重要影响因素。

2 正交试验分析找出关键因素

以上5个影响静态舒适性的主要因素中，座椅外轮廓尺寸、MeatToMetal值这两个因素在设计初期就按企业经验总结的相关推荐设计值校核设定，即这两个因素的水平在前期就已经根据设计推荐值选定，所以接下来只对其余3个因素进行试验分析。以座椅的坐垫部分为研究目标（靠背的相关因素对静态舒适性结果的影响原理一致），坐垫蛇形弹簧一般采用65Mn、60Si2Mn、SWP-B等材料，不同材料对应的弹性系数不同，为了排除不同蛇形弹簧形状对支撑效果的影响，只分析不同弹性系数的弹簧对舒适性的影响，使用相同形状、不同材料的三种蛇形弹簧试验，对应得到三种不同的弹性系数水平：52.83N/mm，69N/mm，71.7N/mm；面套张力一般在5～15N之间，太小会造成空浮，太大容易使发泡形状塌陷，此次试验在5～15N的区间内，按梯度选取了3个张力水平的面套样品：4.9N，9.7N，12.6N；对于发泡硬度在设计定义263±10%N的范围内选取了接近于中值及上、下偏差值3个水平：238N，258N，288N。

本次试验分析选用正交表L9（33），将各因素的水平值代入上正交表中，得出静态舒适性影响因素正交设计试验方案，并按正交试验方案制作了9种试验座椅样品，送交客户端进行静态舒适性评价，对试验结果汇总、分析如表1。

试验分析表直观显示Rmax=RE=6，说明E因素对汽车座椅静态舒适性影响最大；其次RC=3，C因素对汽车座椅舒适性也有一定的影响，但不是最主要的因素；RD=3，D因素对静态舒适性的影响甚小，此次试验分析取样中，该因素对试验结果的影响约为0，综上所述，分析得出E因素——发泡压陷硬度是影响座椅静态舒适性的最关键因素。

3 关键因素对标设定

对标是汽车工程开发过程中常用的工具之一，各主机厂在前期拟开发一款新车时，早已做过大量的市场调研，定义好对标的竞争车型；某些主机厂（尤其是日系的主机厂）会将座椅舒适性作为单独的课题定义其对标车型，然而如何才能达到对标车型座椅的舒适性呢？本文接下来针对影响座椅静态舒适性的关键因素——发泡压陷硬度展开对标设定研究。

由于本人工作中主要负责日产项目的座椅开发，所有的相关测试数据以日产的相关标准展开，日产关于发泡压陷硬度的测试标准NES0086的相关定义如下。

1）将发泡样品放在托架上，将压盘对准硬度测试区域，对发泡样品预压4.9N力，记录样品高度h1。

2）升起压盘，移去发泡样品，？对托架预压4.9N力，记录托架高度h2。

3）样品厚度h=h1-h2。

4）再将发泡样品放在托架上，压头下压加载至样品厚度h的75%（h1高度为初始点），立即卸载。

5）卸载后立即加载至样品厚度h的25%（h1高度为初始点），并停留20秒，此时的加载值为硬度值。

6）加载速度：10mm/sec。

7）压盘需要万向节接头连接。

发泡压陷硬度主要由发泡配方所决定，理论上相同配方原料制作的产品，其发泡压陷硬度性能一致，但上述测试方法测试的发泡压陷硬度值是基于厚度的百分比压陷得出的客观输出值。不难看出，相同配方原料、相同厚度的发泡产品，测出的发泡压陷硬度值也一致，但实际座椅舒适性开发对标工作中，开发产品与对标产品的发泡厚度一般不同。发泡压陷硬度对标无非就是要求开发产品与对标产品的压陷硬度性能一致，那么对标问题也就转化为相同配方原料、不同厚度的发泡产品，发泡压陷硬度客观测试值与发泡厚度的关系。

为此，实验室和发泡工厂联合制作了相同配方的300mm（W）*300mm（L）*25mm（t）、50mm（t）、75mm（t）、100mm（t）4种不同厚度的发泡样块各10块，按NES0086标准测试发泡压陷硬度值，并将100mm厚度发泡样块的平均压陷硬度因子设为1，其余3种厚度发泡样块的平均压陷硬度与之的比值所得比例修正因子为：25mm→0.68，50mm→0.78，75mm→0.88，100mm→1.00。

实际产品开发对标时，根据实际的发泡厚度比例插值计算相应的硬度修正因子，最终得出响应的新产品发泡压陷硬度值设计。

以下以某项目的扶手产品为例，计算发泡压陷硬度值对标：

1）对标车型A的扶手发泡压陷区域厚度 a=138.7mm。

2）新开发车型B的扶手发泡压陷区域厚度b=88.2mm。

3）采用NES0086标准测试对标车型产品硬度，硬度值为392N。

4）车型A与车型B扶手硬度测试区域厚度比：b/ a=88.2/138.7=63.4%。

5）用插值法确定泡沫ILD值修正因子x

（75-63.4）/（75-50）=（0.88-x）/（0.88-0.78）

=>x=0.83。

6）根据ILD值修正因子x确定新扶手硬度值h=392/xN=392/0.83N=472N。

实际工作中后续按以上发泡压陷硬度对标计算方法，将座椅中其它发泡（靠背发泡、坐垫发泡）都计算对标设定了相应的硬度值，并按此硬度值制作了舒适性样件以递交客户端做舒适性评估。

4 静态舒适性主管评价准则建立

以往新车型开发过程中，舒适性样件直接送往主机厂客户端进行评估，由于没有内部自我评价，需经过多次评估调整才能最终满足客户的舒适性要求。为了更有效达成舒适性要求，与主机厂舒适性评价专家讨论，学习了静态舒适性主要从以下几方面评估：落座感、柔和性、包覆感、弹性、胸部支撑性、要不支撑性、臀部支撑性、大腿支撑性等。基于以上舒适性评估项，此新车型舒适性样件送往主机厂客户端评价前，公司内部进行了自我评价与调整，通过每位评测者的打分对座椅总体舒适性进行主观评价[2]，确保调整后自评总分得分为6.5分（客户的舒适性目标）。

5 舒适性样件评价跟踪

此次舒适性样件的关键影响因数设计参照对标车型对标设定，为舒适性对标提供了理论基础；且舒适性样件按照与客户专家讨论制定的评价项进行了3轮自我评价与微调，确保自我评价的舒适性结果满足客户定义的舒适性要求（>6.5分）后，再递交客户端进行评价。功夫不负有心人，这些充分的前期工作使得该车型开发首轮舒适性样件一次性达标通过客户的舒适性审核。

参考文献

[1]曹良良，董富娟.探讨汽车座椅舒适性开发[J].中小企业管理与科技，2016（3）：285.

[2]王正華，喻凡，庄德军.汽车座椅舒适性的主观和客观评价研究[J].汽车工程，2006，28（9）：817-819.