作者：赵洪卫 王 宜
单位：广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院
随着汽车市场规模的扩大和汽车质量的提高，人们对汽车外观、性能以及乘用舒适性的要求越来越高。对满足乘用舒适性需求而言，汽车座椅设计是一个关键因素。研究发现，汽车座椅发泡厚度对舒适性影响较大，属于汽车座椅设计的关键性指标，该指标与乘用舒适性联系紧密，而每个人对汽车座椅发泡厚度的要求也不同。所以，在汽车座椅设计环节，只有弄清压陷深度以及弹性系数等与发泡厚度的关系，才有可能优化汽车座椅的性能，提高乘客乘用的舒适性。
1 汽车座椅系统设计要求
汽车座椅系统构成复杂，除了头枕、靠背、坐垫之外，还包括了座椅骨架等。驾驶员驾驶汽车时，汽车座椅起重要的作用，在长途驾驶期间若其舒适度不够，会增加汽车驾驶员的疲劳感，让驾驶员感到身体不适，甚至诱发安全问题。所以，在设计汽车座椅时，首先要考虑座椅的安全性问题，保障结构的稳定性，提高座椅的性能和舒适性，给予驾驶者优质的体验。
座椅系统设计时，要做好优化创新，在兼顾其性能的基础上考虑座椅设计的经济性，通过良好的座椅系统设计，营造舒适、放松的驾驶环境。调查发现，46%的汽车消费者比较看重座椅舒适性，30%的消费者对汽车的外观和耗油量比较重视，剩余23%的消费者则会侧重于性价比。由此可见，汽车乘用舒适性已经成为促进汽车销量的重要指标。而汽车座椅舒适性实际上是与座椅设计的发泡厚度息息相关的。有研究表明：在座椅设计环节调节座垫发泡厚度，可在某种程度改善乘用舒适性。
2 座椅发泡厚度指标对使用舒适性的影响
随着生活质量的提升，汽车成为了重要的出行工具，人们在购买汽车时不再单一看重性价比和使用性能，汽车座椅的舒适性受到关注。为了解座椅发泡厚度指标与汽车乘用舒适性的关系，需要选择同一款型汽车和相同的路面进行测试，分别选择厚度不同的汽车座椅发泡，借此验证乘用舒适性与座椅发泡厚度的关系，为汽车座椅设计优化提供借鉴。需要注意的是，在试验环节座椅发泡厚度的选择要结合实际，充分考虑汽车结构和整体安全性，以免出现测试风险。
2.1 压陷深度与发泡厚度
压陷深度与发泡厚度的关系密切。研究发现：压陷深度指标直接受到汽车座椅发泡厚度影响。结合测试内容可知，在座椅顶端硬度数值恒定时，采用的发泡厚度越大，实际的压陷深度会越深。例如：当采用20 mm的发泡厚度时，压陷深度可以达到12%；而当汽车座椅采用40 mm的发泡厚度时，此时的压陷深度可以达到25%，压陷深度等级明显提升 。由此判断，发泡越厚，汽车在行驶期间的座椅压陷深度越深，随着压陷深度的提高，乘用舒适性获得明显的改善。需要注意压陷深度和释放程度是相对应的，发泡厚度对座椅的释放程度影响也比较直观。在发泡厚度设计时，为达到理想设计状态，提高消费者满意度，应将汽车座椅压陷深度作为重要的参考要素，充分考虑其与舒适性的关系，给予驾驶者舒适的乘用体验。
2.2 滞后损失率与发泡厚度
在座椅发泡厚度选择时，滞后损失率不容忽视。该指标是指受外力拉伸后试片会出现收缩，收缩时所损失的功占据的比例。在汽车座椅设计中，滞后损失率是一项科学、有效评价汽车座椅舒适性的指标，该指标的变化受发泡厚度影响较大。例如：在汽车座椅设计环节采用 20 mm 的发泡厚度时，该指标可达27.5% ；当发泡厚度增加到40 mm时，该指标有所下降，维持在25%以下。随着测试发泡厚度的增加，滞后损失率指标不断下滑，当测试发泡厚度达到80 mm时，滞后损失率指标仅有19.7%左右，变化趋势逐渐平缓。综上分析，随着发泡厚度的增加，滞后损失率会逐步降低，当发泡厚度大于80 mm时，滞后损失率下降趋势会趋于稳定，不会产生太大变化 。
2.3 阻尼系数与发泡厚度
汽车座椅的顶端硬度会随着座椅阻尼系数的增大而减小，两者之间成反比关系。进行相关试验时，需要考虑到顶端硬度的影响，试验可以分两部分进行。一是在相同发泡厚度的前提下开展试验，随着顶端硬度提高，汽车座椅的阻尼系数也将变大；二是确保相同顶端硬度，调节不同的发泡厚度。通过试验可知，当顶端硬度相同的状态下，随着发泡厚度的不断提升，阻尼系数也呈现出了不断上升的趋势。例如：采用40mm的发泡厚度对阻尼系数测试时，阻尼系数可以达到1.1左右；可在同一环境中当发泡厚度变为80 mm时，阻尼系数可以直接超过3.5。通过研究阻尼系数的变化规律，得出以下结论：随着实际应用发泡厚度的增加（相同顶端硬度条件下），阻尼系数指标也将不断提升，两者的协同关系明显 。而阻尼系数的增大，意味着汽车乘用舒适性也获得了明显的改善与提升，由此可以推断通过调节发泡厚度，可达到实现汽车乘用舒适性最优化的目的。
2.4 弹性系数与发泡厚度
在汽车座椅设计中，弹性系数也是重要的指标，其表现和阻尼系数比较类似。研究发现，弹性系数与发泡厚度的关系同样密切。在验证相关说法时，要确保顶端硬度恒定这一重要的前提条件，并且记录下测试数值，以便加以分析，掌握不同发泡厚度下的弹性系数的变化规律。测试结果如下：当顶端硬度为5.5kPa时，采用不同的发泡厚度，所得到的弹性系数存在明显差异。例如：采用20 mm的发泡厚度测试时，此时最大的弹性系数值为0.5；而当测试发泡厚度增加到40 mm时，可以看到弹性系数已经突破了2.5；当采用80 mm的发泡厚度进行测试时，实际弹性系数可以直接超过4。结合测试结果可看出，弹性系数与阻尼系数表现总体一致，都会受到发泡厚度的影响，并且弹性系数也成为评价座椅舒适性的重要指标 。因此，在进行座椅设计时需考虑到弹性系数与发泡厚度关系，将发泡厚度调整到最合理的区间，以满足座椅舒适性的要求。
驾乘者坐到座椅上时，身体的75%重量都会由座椅来承担。基于此，合理的体压分布是保障乘用舒适性的关键。在驾驶过程中，人体局部载荷会发生变形，将主要力量集中到腰部、臀部等部位。科学的座椅腰靠设计可以提供腰部支撑力，缓解驾驶员在使用时出现的腰部不适，营造舒适乘驾环境。结合上述研究发现，在进行有效的汽车座椅设计时，为达到理想的要求，确保座面可以提供舒适性体验，在优化座椅形态和结构的基础上，还需要针对性调节发泡等组件厚度。实践证明：设计环节中通过组件厚实性的改变，可改善座椅的硬度和支撑力，从而营造舒适的乘坐环境 。为此，研究座椅发泡厚度指标对使用舒适性的影响显得至关重要。
3 未来汽车座椅设计的优化建议
3.1 智能化座椅设计
随着人工智能技术的不断渗透，在人工智能等先进技术的加持下，未来的汽车座椅设计要合理突出智能化的特点，借此满足驾乘人员的多元化需求。例如：在汽车座椅设计中，可以通过搭载传感器对驾驶员和乘客的姿态进行数据采集，从而实现座椅硬度和支撑力的自动化调节，以提供更加舒适的服务，给予驾驶员和乘客个性化的舒适性体验。
3.2 轻量化材料应用
在未来汽车座椅的设计中，除了要考虑智能化元素外，还要多使用轻量化材料，并提高设计者环保意识。目前环境压力空前，能源需求与日俱增，在此背景下，为保障汽车使用的经济性，同时科学减少碳排放，可在座椅设计环节多使用轻量化材料。轻量化材料主要是指碳纤维材料和新型高强度材料等，可以降低座椅的重量，以减少能源消耗，提高汽车的整体性能。实践证明，轻量化材料的应用并不会降低座椅的舒适性，反而可以确保良好的弹性和支撑性，为驾驶员提供舒适体验的同时，提升汽车驾驶的稳定性。
3.3 个性化座椅定制
个性化座椅定制会成为未来的主流趋势。现如今，社会大众的消费能力显著提升，在购买汽车产品时，除了重视汽车产品的外观和性能外，对汽车使用的舒适性也极为重视。随着汽车乘用舒适性标准的提升，汽车座椅的个性化设计将成为大众的首选。个性化定制可以根据使用者自身的需求和身体条件，调整相应的发泡厚度、硬度等，确保座椅可以和身体最大程度贴合，满足个性化需求。消费者可以根据自身的开车习惯、偏好等定制座椅，对座椅形状等参数提出具体的要求，以实现最佳的支撑性和座椅乘坐舒适性，提高消费者满意度。
3.4 环保可持续性设计
未来的汽车座椅设计想要满足大众需求，除了看重舒适性之外，注重环保和可持续性也是重要的发展方向。汽车座椅环保可持续性设计是指采用可再生材料替代传统的汽车座椅制作材料，并采用新型的环保制造工艺完成座椅的设计，减少废弃物；同时，控制资源的使用量，借此实现汽车产业的环保可持续发展。
例如：SBR（丁苯橡胶）泡绵是一种新研发的环保发泡材料，该材料无毒且环保，相比于传统材料具有抗压缩形变的优势。该材料的绝缘性和阻燃性比较理想，即使在极端的环境中该材料的耐机械疲劳性能也十分优异，可满足汽车座椅设计在减震、缓冲、隔音和防火等多方面的性能要求。此外，在汽车座椅设计时，为提升环保可持续性，还要重视废旧座椅的回收，尽可能实现闲置资源的转化和利用，科学控制资源消耗，减轻环境压力。
3.5 全方位乘坐舒适性考虑
汽车座椅设计需进行全方位乘坐舒适性考虑。在具体工作中，除了要考虑传统的硬度、发泡厚度、弹性系数、阻尼系数等参数外，为增强乘用舒适性体验，还需要考虑通风性、加热功能等。所以，可以考虑添加按摩功能等特色设计，给予驾乘人员健康乘坐体验的同时，营造舒适的乘用环境。全方位乘坐舒适性考虑需要站在消费者角度，不断优化汽车座椅性能，保障消费者驾车的舒适和愉悦。
4 结 论
在汽车座椅设计中，为保障乘用舒适性，座椅发泡厚度不容忽视。随着发泡厚度的改变，压陷深度、阻尼系数等都将发生明显的变化。通过合理调整座椅发泡厚度，可提高乘用舒适性，营造安全的驾乘环境。此外，需要不断创新汽车座椅设计思路，通过轻量化、智能化等设计，推动汽车座椅设计不断创新与发展。
来源：起点研究院
