汽車座椅的功能及其發(fā)展趨勢(shì)

徐 浩

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

1 汽車座椅概述

汽車座椅是乘客使用汽車過程中與人體唯一全程直接接觸的零件。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)于汽車駕乘體驗(yàn)要求的不斷提高，汽車座椅不僅需滿足乘坐和裝飾要求，更關(guān)系到乘客的舒適性和安全性。現(xiàn)在的汽車座椅是需滿足人體工程學(xué)，電子信息學(xué)，電路，控制工程，安全碰撞要求的復(fù)雜工程部件。

汽車座椅是支撐駕乘人員人體的主要部件，其主要的作用是承載乘客的重量，為乘員身體提供支撐。汽車座椅舒適性對(duì)乘員駕駛汽車具有很大的影響。汽車座椅一般是由面套總成，發(fā)泡，彈性元件，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，骨架，頭枕等組成，如圖1所示。

2 汽車座椅的功能

為了滿足消費(fèi)者基本的乘坐需求，汽車座椅具有各種調(diào)節(jié)功能和舒適性功能。

2.1 位置調(diào)節(jié)功能

同一款汽車座椅需要滿足身高和體型不一樣的消費(fèi)者的駕駛和乘坐需求，而且每個(gè)消費(fèi)者的駕駛習(xí)慣也不盡相同，所以應(yīng)具備調(diào)節(jié)乘坐位置的功能，包括座椅前后調(diào)節(jié)功能、座椅高度調(diào)節(jié)功能、座椅角度調(diào)節(jié)功能、頭枕上下調(diào)節(jié)功能等，如圖2 所示。這些調(diào)節(jié)功能可以通過手動(dòng)或者電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

2.2 腰部支撐功能

長時(shí)間單一姿勢(shì)的駕駛乘坐，會(huì)使駕乘人員感到不適，所以一些車型的座椅配備了腰托功能。座椅腰托的學(xué)名是座椅腰部支撐。腰托具有調(diào)節(jié)座椅靠背腰部上下和前后型面的功能。在長時(shí)間乘坐座椅的過程中，通過調(diào)節(jié)腰托，改變靠背腰部區(qū)域的表面形狀，使之貼合人體腰部曲線，改善人體靠背的壓力分布，緩解疲勞感。

2.3 按摩功能

為了能更加有效地緩解疲勞感，部分座椅配備了按摩功能。按摩的方式有三種：機(jī)械式，振動(dòng)式，氣袋式。座椅按摩功能通過周期性地調(diào)節(jié)和改變座椅型面對(duì)人體的支撐位置和支撐力度來改變駕乘人員身體受力的情況，實(shí)現(xiàn)減輕疲勞感的功能。

2.4 腿部支撐功能

為了緩解在長期駕駛的過程中，腿部姿勢(shì)單一導(dǎo)致的酸疼不適，很多高檔汽車座椅配備了腿部支撐功能。在車內(nèi)空間有限的情況下，為了滿足人體工程學(xué)的要求，汽車座椅腿部支撐功能一般是由座椅結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電動(dòng)或者氣動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。在電機(jī)或者氣動(dòng)系統(tǒng)的作用下，座椅骨架中的腿托支撐機(jī)構(gòu)按照乘客需求改變位置和角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置的乘客小腿的支撐，減輕單一坐姿位置導(dǎo)致的腿部不適感。

2.5 加熱功能

中國跨越五個(gè)氣候帶，氣候差異大。個(gè)別地方年度最高最低溫差能達(dá)到60 ℃以上。為了提高座椅的適用性，適應(yīng)低溫工況，座椅配備了加熱功能。

一般可以在座椅上布置加熱墊來實(shí)現(xiàn)座椅加熱功能。加熱墊有兩種常見布置方式：一種是將加熱元件粘貼在發(fā)泡零件上；另一種是將加熱元件縫合在座椅面套夾層中。加熱元件布置了帶有加熱絲的無紡布，打開車內(nèi)座椅加熱開關(guān)后加熱絲通電，根據(jù)焦耳定律，加熱絲電阻產(chǎn)生熱量，使座椅在短時(shí)間內(nèi)逐漸升溫。一般在加熱墊內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器，可以監(jiān)控座椅溫度的變化，從而控制加熱元件的通電和斷電，保持座椅加熱的溫度處于合適的范圍。

2.6 通風(fēng)功能

汽車在夏天烈日暴曬的情況下，車內(nèi)和座椅表面的溫度可以達(dá)到50 ℃以上。為了提高座椅的適用性，座椅配備了通風(fēng)功能來適應(yīng)高溫工況。座椅通風(fēng)功能可以通過制造座椅和人體接觸表面的空氣流動(dòng)，增加人體表面汗液的蒸發(fā)，降低人體表面溫度，使乘客有涼爽的感覺。通風(fēng)功能有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是吸風(fēng)，一種是吹風(fēng)。座椅通風(fēng)的原理是利用風(fēng)扇向座椅內(nèi)部吸入或者排出空氣，使空氣從座椅發(fā)泡和面套上的通風(fēng)孔中流出或者流入，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)功能。

3 汽車座椅功能的發(fā)展趨勢(shì)

隨著乘客對(duì)汽車功能要求的提高，汽車座椅除了滿足基本的乘坐功能外，正在往智能化、更好的舒適性和感知性、娛樂化和座椅定制和個(gè)性化的方向發(fā)展。

3.1 智能化

1.記憶功能座椅

為了適應(yīng)于不同的乘客使用偏好，座椅裝備記憶功能。具備記憶功能的座椅能按照用戶個(gè)性化設(shè)置，自動(dòng)完成座椅的位置和姿態(tài)調(diào)整。座椅記憶功能是一個(gè)人性化的配置，它能記憶座椅的位置、調(diào)節(jié)的角度、后視鏡設(shè)置等，也就意味著記憶了特定用戶的駕駛設(shè)置。當(dāng)其他用戶調(diào)節(jié)了座椅位置后，該用戶可以不用再反復(fù)調(diào)節(jié)座椅各種位置，只需要按下設(shè)置好的按鈕，就能自動(dòng)調(diào)節(jié)到該用戶預(yù)先設(shè)定的座椅位置和姿態(tài)，如圖3所示。

2.獲取生物信息并調(diào)整座椅姿態(tài)的功能

為了滿足智能化座椅的需求，座椅需要能獲取生物信息來調(diào)整座椅位置。豐田紡織開發(fā)了面向賽車運(yùn)動(dòng)的智能座椅。該座椅上搭載了各種溫度、濕度和電信號(hào)傳感器，可以獲取賽車手的體溫、出汗、心率等情況，根據(jù)這些信息對(duì)賽車手狀態(tài)分析和管理，并調(diào)整座椅的位置和姿態(tài)。

獲取生物信息并調(diào)整座椅姿態(tài)的功能也可以用于商業(yè)化量產(chǎn)汽車。布置在座椅上的溫度、濕度傳感器獲取駕乘人員的溫度和出汗情況數(shù)據(jù)，并以這些信息作為通風(fēng)和加熱功能啟動(dòng)和停止的指示信息。監(jiān)控獲得的心率情況等生理信息還可以作為無人駕駛汽車中駕駛控制模式切換的輸入信號(hào)指標(biāo)。

3.2 舒適性更好的汽車座椅

1.充足的乘坐空間

改進(jìn)車內(nèi)座椅布置，提供更大的乘坐空間。例如蔚來汽車ES8的女王副駕座椅，取消了副駕前方手套箱，從而使副駕座椅可以支持長距離前后滑動(dòng)。該座椅可以160°放倒，而且增加了腳托功能，雙腿可以輕松地伸直，極大地增加副駕成員的可利用空間。

2.優(yōu)化體壓力分布

從人機(jī)工程學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，汽車座椅應(yīng)讓乘客產(chǎn)生良好的靜壓感，使乘員在保持自然狀態(tài)的瞭望姿勢(shì)時(shí)，肌肉能處于放松狀態(tài)，體壓力分布合理，不影響血液循環(huán)和不易使乘員疲勞。日產(chǎn)汽車的零重力座椅很好地滿足了這個(gè)要求。零重力座椅軟材料分為四層：面套，復(fù)合層，SLAB材料和發(fā)泡。該座椅對(duì)座椅造型曲線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得座椅造型A面與人體脊椎自然狀態(tài)保持一致，如圖5所示。零重力座椅通過符合人體的座椅型面，對(duì)人體提供均勻的支持，優(yōu)化了體壓分布，使壓力分布比較平均，沒有壓力集中點(diǎn)和尖點(diǎn)，使得全身承受最小的壓強(qiáng)來達(dá)到人體最佳舒適閾值。

3.采用真皮等高檔型的面料

注重座椅面料材質(zhì)的高檔型，采用真皮座椅面套甚至Nappa皮座椅面套。

汽車真皮座椅面套是采用從動(dòng)物身上剝下的原皮，經(jīng)過皮革廠的加工成為真皮裁片縫制而成，具有檔次高雅，耐臟，耐看的優(yōu)點(diǎn)。一些高檔車和豪華車座椅還采用了Nappa皮用于座椅面套的面料。Nappa皮指的是采用特殊工藝處理的頭層牛皮。Nappa皮觸感柔軟，表面光滑平整，抗拉強(qiáng)度好，具有良好的表面乘坐觸感，還具有最接近于人類皮膚的視覺效果，如圖6所示。

3.3 提高體驗(yàn)感知性和娛樂性

1.個(gè)性化沉浸式聲音體驗(yàn)

一些汽車座椅設(shè)計(jì)公司采用將低頻聲音從座椅直接傳遞給人體的方式，實(shí)現(xiàn)深度沉浸式和定制化的音樂體驗(yàn)。例如泰極愛思與日本歌樂株式會(huì)社合作開發(fā)的具有信息傳遞功能的Infoseat系統(tǒng)。該系統(tǒng)有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，具有音樂及提醒功能。聲音可以直接傳遞給乘客，不打擾他人，不分散駕駛員的注意力。另外該系統(tǒng)還配備頭枕交互式麥克風(fēng)，能提高音響的效果，如圖7所示。

2.座椅面料的娛樂化和功能化

座椅面料具有更加娛樂化和功能化的趨勢(shì)。例如豐田紡織采用新型布料，該布料的面料中含有光纖，可以按照用戶需求改變顏色，增加座椅的感知性和娛樂性。

3.4 座椅定制與個(gè)性化

座椅定制是指不同乘客根據(jù)自身的體型和偏好選擇不同的座椅型號(hào)（包括座椅軟硬，尺寸大小，面料種類和顏色等），尤其是針對(duì)不同身高和體型的乘客選用個(gè)性化特征的座椅。

定制座椅只針對(duì)特定的乘客。在輔助駕駛和自動(dòng)駕駛時(shí)代，隨著駕駛員角色的減弱，汽車座椅的功能會(huì)變得定制化和個(gè)性化，例如在場(chǎng)景體驗(yàn)、軟硬度自適應(yīng)、色彩氛圍等方面滿足乘客對(duì)感官和功能的不同需求。未來的智能汽車座椅可以結(jié)合AI算法自主分辨乘客和識(shí)別客戶特征，并提供座椅定制化服務(wù)。例如2017年底豐田展出了可變形座椅概念座椅，該座椅可以根據(jù)乘客的體重，體型和身材進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整變形。該座椅采用300多個(gè)彈性立體部件，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器移動(dòng)每一個(gè)彈性部件，使其與乘客身形完全吻合，實(shí)現(xiàn)可變形座椅功能，提供個(gè)性化的舒適性體驗(yàn)。

4 結(jié)論

綜上所述，汽車座椅作為乘客的直接支撐裝置，需要具備座椅位置調(diào)節(jié)功能和腰部支撐功能、腿部支撐功能、按摩功能、加熱和通風(fēng)等舒適性功能。汽車座椅功能發(fā)展趨勢(shì)是更加智能化，具有更高的舒適性，提高體驗(yàn)感知性和娛樂性以及實(shí)現(xiàn)座椅定制和個(gè)性化。