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在车里坐得舒不舒服,主要受三个因素影响

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汽车座椅布置时需要运用到哪些人体工程学的东西?

吕勇智,汽车工程在读研究生

汽车的座椅布置是人机工程学的重要应用之一,SAE 对这一块有专门的规格以及介绍(参见SAE_J826_2008)。我对这方面的知识也仅仅停留在课本的初步介绍上,那么就把我上课的所学到的一些最简单的设计思想以及笔记分享给大家,希望能提供给大家一些最基本的思路。也同时希望有汽车设计前辈指出更加专业的答案(回答确实有一些概况不够具体)。其中一部分由于不知道确切的中文专业名词是什么没有给出,如有恰当的翻译,请留言。注:文中图片来自于我的教授 Urs stemmle。 在此,感谢老师。文中如有错误,请指出。

首先,上一张汽车座椅的布置总览图(Fiesta package)。

需要指出的是,对于座椅的布置,每个公司都有自己的产品标准以及侧重点(Every company has their own principles;What is important/what is not)。其次,设计依据的数据与公司的历史以及其所在国家标准法规又有不同(Owndata linked to its own history and country;It evolves due to new data availability and legislation)。 但总的来说,主要是依据三个因素:

1. 舒适性 Comfort

  • 座椅的贴合感以及软硬感
  • 转弯时的横向稳定性(两侧面加高来支撑身体)
  • 腰部以及背部的合理支撑
  • 汽车振动舒适性(共振频率,衰减特性)

2. 驾驶员或乘客的视野范围以及反射 Vision/reflections

3. 驾驶员所能够及的区域的操作便利性 Reach/operation of controls

按身高分布的百分位表示的人体尺度称为百分位身高。车身设计中,采用的人体尺度是 5% 百分位和 95% 百分位,为的是能保证 90%(从 5%百分位到 95% 百分位)的驾驶者以及乘客能在所设计的汽车座椅调节范围内获得最适合于自身尺度的乘坐空间和操作空间。 其中 50% 百分位的人体尺度(人体平均尺度)用于大部分的驾驶者。

例如,French approach for useful real-life ergonomics 是这样定义的:

- 50% male (173cm) as basic data > most drivers

- check with small woman (153cm) > more & more female drivers

- check with tall man (190cm) > people get bigger and bigger

- rear passengers: depending on level of comfort desired

即:173cm 作为基本身高数据,同时兼顾越来越多的女性车主(153cm)以及相对高的男性车主(190cm)。而后排乘客则根据不同程度的舒适需要以及汽车的外形尺寸由厂家自行定制。

通常,人体所能接受的最舒服的角度区间(comfort angle ranges)变化如下图所示:

注:不同品牌与类型的车辆其驾驶室内部空间尺寸和设计的外形是不同的,相应的对应其各操纵件、调节件等硬件位置,其舒适角度范围也是不同的。

三个标准尺度的假人(dimensions of common manikins)数据如下:

下图是对于大部分的驾驶者最常见的角度活动区域 basicsetup。

H 点(H 点是指人体躯干与大腿的连接中心点;在车身布置图上,H 点是人体坐姿定位的基准点。且)高于脚后跟的高度对汽车驾驶舱的高度有很大影响,同样也影响到汽车内部的分布比例。

上视野角度Forward vision angles

同样还有与前挡风玻璃与前方后视镜的间距

下视野角度Rear vision angles

- Direct by head turning for lower minimum of 5° down

- Interior mirror (from theoretical mirror point, situated usually somewhere on the bonnet outside of the car)

“Shirt” Reflections (reflection of yourself in the instruments)

- 利用眼睛的焦点或者眼椭圆 eye point or ellipse

- also check for triple reflections (IP in the rear glass via the mirror)

- IP in the windshield (length of IP cover)

- IP in the side glass at night!

- Treat reflected surfaces in matt black if possible

对上下视野的最基本的要求就是:让高身材驾驶员不太低头能看到交叉路口悬挂的信号灯(停车线前方 12m,高 5m 处),而矮身材驾驶员能从方向盘上方看到车前方 8m 以外的路面。

驾驶员所能够及区域Reach zones

手部间距Hand Clearance

周围 50mm“禁区”(no-go zone around)

- 换挡杆 (同时考虑到置物盒,CD 托盘之类)

- 点火钥匙

100mm between (碰撞情形)

- 方向盘边缘与仪表板

- 转向杆必须可以划入

方向盘区域Steering wheel area

低于视野范围 6°,高于大腿骨线 85mm (below 6° vision, 85 mm above femur line)。其主要影响背靠角。例如:在方向盘转动 180°时,手不得脱离方向盘(躯干太靠后)或肘不得碰胸部(躯干太靠前)。一般而言,手握在转向盘轮缘左右两侧时,上肢关节角应在舒适范围内。

头部间距Head Clearance

前座椅的靠背角度最小范围是 23-25°。

侧向间距Lateral Clearances

踏板间距Pedal Clearances

说的还不是很细致,希望有更多有经验的学长来做补充。