科普 | 5000字長文聊座椅舒適性,這些因素可比堆配置要重要多了
網(wǎng)絡(luò)上有人問:是不是把通風(fēng)加熱按摩等功能一堆,就能叫好座椅?這兒我可以十分果斷的下一個(gè)結(jié)論:絕不是!打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确剑绻淹L(fēng)、加熱、按摩等等功能堆在一起就能做成好的座椅的話,那是不是意味著,只要提供合適的原材料,每個(gè)人都可以成為一個(gè)好廚師呢?顯然,社會(huì)上沒那么多的大廚,也并不是所有功能滿滿的汽車座椅,都能讓你坐上去就感覺舒服。以前在車企時(shí),外派到海外的某車型的改款項(xiàng)目的更改范圍之一便是座椅,前段時(shí)間又受邀去了別克的座椅研發(fā)中心參觀學(xué)習(xí)。接下來,我就用自己的見解和以前參與的座椅設(shè)計(jì)開發(fā)的經(jīng)驗(yàn),通過3個(gè)問答來展開聊聊。所謂的好座椅,要考慮哪些東西?
座椅的設(shè)計(jì),到底需要兼顧哪些因素?
在聊具體設(shè)計(jì)因素之前,先講一個(gè)汽車設(shè)計(jì)圈通識(shí)性的規(guī)律:所有與造型曲面設(shè)計(jì)相關(guān)的零件,都是造型視覺效果與工程技術(shù)可行性相互掰扯互相妥協(xié)后的結(jié)果,今天講的重點(diǎn)不是造型型面設(shè)計(jì)的要點(diǎn),而是從工程實(shí)現(xiàn)的維度對(duì)汽車座椅設(shè)計(jì)而言需要考慮哪些因素。(1)結(jié)構(gòu)可行性從座椅的零件組成來看,其中包含了骨架的鈑金件、皮質(zhì)包覆件、支撐發(fā)泡件、塑料功能按鍵等等,這里面都需要考慮模具的出模角度,出模時(shí)會(huì)不會(huì)劃傷零件?包覆件底座的圓角大小,圓角太小了會(huì)不會(huì)戳破皮質(zhì)包覆?還有塑料按鍵的分型線和翻邊的位置,會(huì)不會(huì)在使用時(shí)有硌手現(xiàn)象?單個(gè)零件出來之后是不是能夠組裝到一起?這都是結(jié)構(gòu)可行性的范疇。你看,開發(fā)座椅的起點(diǎn),一定不是考慮我要上按摩還是上加熱。座椅首先是一個(gè)汽車上的結(jié)構(gòu)件。
(2)人機(jī)工程座椅不是沙發(fā),它是車內(nèi)的一個(gè)部件,所以座椅和周邊零件的關(guān)系是需要妥善考量的。舉個(gè)例子,最直觀的是,前排座椅往后退,并且將椅背放倒之后,可能會(huì)嚴(yán)重入侵了后排的腿部空間導(dǎo)致二排乘客的空間非常局促,這就是人機(jī)上的問題。再比如說,在座椅前后可調(diào)節(jié)范圍內(nèi),你似乎無法很舒服地去夠到安全帶,這也是人機(jī)的問題。又比如說,二排座椅的功能設(shè)計(jì),如果讓乘員進(jìn)入第三排特別困難,這也是人機(jī)的問題。因此,在設(shè)計(jì)階段,座椅作為一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的物件,在這個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)需要盡可能去避免車內(nèi)其他功能按鍵的使用。
(3)碰撞安全性這個(gè)其實(shí)不難理解,一旦碰撞發(fā)生,座椅作為最貼近乘客的零件,需要起到第一層保護(hù)作用。此時(shí)你應(yīng)該可以意識(shí)到,座椅導(dǎo)軌與車身的連接十分重要。
假如座椅靠背在沖擊下發(fā)生折彎,這肯定會(huì)對(duì)腰部有重大損害;或者如果頭枕的支撐不夠,那對(duì)于頸部的沖擊可想而知。因此,座椅應(yīng)該起到合適的保護(hù)作用以便于在沖擊到來時(shí)提供強(qiáng)有力的支撐作用。
(4)耐用性這又和零件本身有關(guān)了。其中,涉及到骨架耐用性、發(fā)泡耐用性、面套耐用性等等。所謂的耐久性,簡單來說,就是座椅長期使用后其功能、舒適性等等還能不能和當(dāng)初一樣。就拿發(fā)泡耐久性為例,發(fā)泡的軟硬程度是在尋找座椅舒適和支撐的平衡,剛出廠無疑是最佳狀態(tài),但如果當(dāng)乘客坐了一年半載之后,發(fā)泡零件出現(xiàn)范性形變(除去外力后不能恢復(fù)的變形),或者你可以理解為把發(fā)泡坐扁了,那么舒適性和支撐性就不再了。而骨架這種涉及到強(qiáng)度硬度的零件就更要注意,一旦耐久性出了問題,這絕對(duì)會(huì)是影響到乘客安全的。
(5)舒適性或許在坐車過程中你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,有些車坐2個(gè)小時(shí)后還腰酸背痛,有些車坐再長的時(shí)間身體還是比較松弛的,除了面料之外,更重要的是座椅發(fā)泡的形狀是不是更貼合人體,比如在腰部區(qū)域一直處于懸空的狀態(tài),那么這塊肌肉需要緊繃,那一段時(shí)間后乳酸就開始分泌了。在設(shè)計(jì)中,更直觀的方案是測(cè)試座椅的壓力分布,壓力越大的區(qū)域意味著肌肉更需要發(fā)力的地方,壓力越小的地方則意味著輕微接觸甚至是懸空的狀態(tài),那么工程師需要做的是,將身上的壓力平均化,減小壓力大的區(qū)域,增加壓力小的區(qū)域,讓整個(gè)身體處于有一定壓力支撐,但都不需要太大的區(qū)間,這樣最能保證身體的松弛感。在這個(gè)背后,發(fā)泡的形狀、用料、身體的姿態(tài)等都與其相關(guān),有些有底蘊(yùn)的主機(jī)廠會(huì)有意設(shè)計(jì)出座椅DNA去控制座椅曲面的形狀和位置,從而間接去確保身體的姿態(tài),讓其保持在壓力支撐分散的區(qū)域,以讓乘客的身體獲得松弛感。
(6)靜謐性換而言之,就是噪音的控制。這兒可能有人要納悶了,座椅還有靜謐性?沒錯(cuò),不僅有,還十分重要!要知道,座椅總成零件很多,頭枕、靠背、扶手、腿腿等等,每一個(gè)零件都是可以運(yùn)動(dòng)件,自然也就有間隙,一旦控制不好零件之間的安裝工差,就會(huì)導(dǎo)致行駛過程中有零件和零件互相摩擦的現(xiàn)象,也就是所謂的異響。此外,每個(gè)零件也有固有頻率,和運(yùn)動(dòng)頻率接近時(shí),座椅更是會(huì)產(chǎn)生共振抖動(dòng),這無疑影響到了乘坐的體驗(yàn)。因此,在設(shè)計(jì)時(shí),工程師都會(huì)對(duì)公差和頻率進(jìn)行仔細(xì)的定義,并用大量的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證。
相比較而言,消費(fèi)者對(duì)于座椅的結(jié)構(gòu)可行性、碰撞安全性、耐用性等方面的認(rèn)知會(huì)稍微深刻一些,知乎上我也看到一些比較詳盡的回答。但座椅的靜謐性,大家可能還頭一回聽說,我可以適當(dāng)展開介紹下:
當(dāng)我們聊座椅靜謐性時(shí),我們需要關(guān)注些什么?
剛剛講過,座椅的靜謐性指的是車輛在行駛過程中車內(nèi)乘客所感受到的來自座椅的噪聲、震動(dòng)的綜合表現(xiàn)。通常來講,汽車座椅的靜謐性會(huì)受到多個(gè)因素的影響,為了便于理解,接下來我便以中國MPV市場(chǎng)一哥別克GL8為例聊一聊。(1)座椅運(yùn)動(dòng)校核這一點(diǎn),是最基礎(chǔ)的。就拿前排座椅和中央扶手的關(guān)系而言,一定要考慮前后移動(dòng)時(shí)不能與中央通道干涉(大概是下圖所示的位置),這其中還包含了移動(dòng)過程中椅背角度調(diào)節(jié)的過程中不能有和周圍例如門板、B柱的干涉。
而如果一旦卡住,就會(huì)出現(xiàn)摩擦的噪音。并且,座椅側(cè)面安全帶鎖扣在隨著座椅移動(dòng)時(shí)是否會(huì)撞到中央扶手或者是劃傷中央扶手等等,都需要考慮進(jìn)去。那有人會(huì)說,這不是很簡單嘛,把座椅做窄一些不好就好?你要真這么干了,那就距離被車主投訴不遠(yuǎn)了。減少坐墊/靠背的寬度,進(jìn)而就需要削弱坐墊/靠背對(duì)身體的支撐,舒適度降低的同時(shí),骨架本身所框出的被動(dòng)安全空間也隨之縮小。因此,包括我去參觀過的GL8工廠在內(nèi),真正懂行的MPV會(huì)在每個(gè)座椅做到盡可能寬敞的同時(shí),又確保了在操作過程中和周邊零件的安全間隙,沒有了摩擦,自然就有了安靜的基礎(chǔ)了。
(2)座椅材質(zhì)面料如果你比較過普通的PVC皮質(zhì)包裹和GL8的Nappa真皮的話,你就會(huì)發(fā)現(xiàn),在聽覺上這二者有明顯的區(qū)別。
前者在被按壓時(shí)有較為明顯的身體與皮質(zhì)接觸的摩擦聲,但GL8就要輕盈很多,那背后的原因在哪兒呢?在GL8的工廠里,我見到過一把被拆成零件的展覽椅,得以近距離去觀察了一下它的面套——GL8是將頭層皮的真皮層、纖維層、絨毛層之間緊密相連,真皮層提供出色的觸感,且透氣;纖維層則能夠增加強(qiáng)度、彈性和柔韌性;而絨毛層則具有減震隔音的效果,三者相結(jié)合,為別克GL8座椅靜謐性提供了多一分的保障。
這兒插個(gè)題外話,好的真皮座椅設(shè)計(jì),真的挺燒錢的,就譬如圖示的這個(gè)靠背上的曲線單縫線,需要人工縫紉才可以完成,而且,還得是5年以上工齡的專業(yè)縫紉工才可以,因?yàn)橹挥凶銐虻慕?jīng)驗(yàn)才能確保曲線的流暢性;再看那些近似菱形的設(shè)計(jì),里面有許多的細(xì)密的打孔設(shè)計(jì),這也使得這塊皮的模具費(fèi)達(dá)到了千萬級(jí)別。在此之前我只知道座椅用料越高級(jí)就會(huì)越貴,卻不知道有這么多的門道。(3)座椅總成裝配作為曾經(jīng)的造型曲面設(shè)計(jì)師,對(duì)于這一點(diǎn),感觸還是很深刻的。經(jīng)常遇到的一個(gè)問題是:在座椅的理論設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí),所有的縫道面差都是均勻的;然而在實(shí)際零件的裝配中,我們不得不考慮制造誤差、安裝誤差等,何況座椅總成的零件非常多,公差、偏差自然也會(huì)越加越大,這最后產(chǎn)生的結(jié)果便是零件和零件之間存在干涉,也就意味著摩擦所帶來的噪音。GL8的解決方案是,不光嚴(yán)格控制每個(gè)零件的制造誤差,還需要在所有的零件安裝方面都精益求精,將公差都控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之中,也就是盡可能貼近設(shè)計(jì)狀態(tài)。并且,座椅的焊接工藝要確保盡可能將零件和零件緊緊連結(jié)在一起,如此一來可以減少了兩者之間的摩擦和振動(dòng),同時(shí)也能增強(qiáng)座椅的強(qiáng)度,骨架也同樣如此。我們可以看座椅骨架的一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié):焊接的時(shí)候沖孔有沒有毛刺,銳邊有沒有進(jìn)行卷邊設(shè)計(jì)。
要做到這個(gè)倒不是說它有多難,但指定是要增加大量的成本的,因?yàn)橹圃旃に嚿蠒?huì)變得更加復(fù)雜,但GL8的每一個(gè)沖孔都干凈利落(上圖中間那個(gè)是GL8),而且在有銳邊的地方都有圓角邊設(shè)計(jì)。以前在德國工作,見過德國工廠制作的嚴(yán)絲合縫;貋磉@次再看到GL8的座椅,絕對(duì)是絲毫不比德國人差。
如何確保整個(gè)汽車生命周期中的座椅靜謐性?
把車輛的座椅做到交付時(shí)滿足靜謐性就夠了嗎?顯然,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠!假設(shè)一輛車按每天上下車5次,使用8年的話,那就意味著這個(gè)座椅在使用周期內(nèi)會(huì)被使用14600次,現(xiàn)在的問題是:如何確保使用了14600次之后,座椅的部件之間不會(huì)松動(dòng)、摩擦呢?在GL8的座椅工廠里,他們給出了靜態(tài)強(qiáng)度、動(dòng)態(tài)安全、疲勞存放、測(cè)量誤用、振動(dòng)疲勞、NVH舒適性以及材料,七個(gè)類別總共101項(xiàng)測(cè)試來進(jìn)行考核,在這兒我挑選其中幾項(xiàng)測(cè)試手法來給大家展示下。(1)導(dǎo)入導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)簡而言之,就是讓機(jī)器人重復(fù)模擬上下車的動(dòng)作,來驗(yàn)證座椅的耐磨表現(xiàn)。
我前面假設(shè)的那個(gè)8年一萬五千次,其實(shí)是比較保守的估計(jì)。GL8的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)是最高整車65000次指標(biāo),而且還是在開著座椅加熱功能的情況下進(jìn)行驗(yàn)證。單次的導(dǎo)入力(就是模擬入座的人的體重)最高1000N,折合約100kg。整個(gè)周期內(nèi)的反復(fù)“摩擦”,基本可以保證十年的用車壽命里,GL8的座椅始終不會(huì)出現(xiàn)塌陷、形變和零件噪音。(2)扶手耐久實(shí)驗(yàn)跟隨座椅整體耐久驗(yàn)證的,還有測(cè)試扶手耐久力的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
座椅扶手的使用頻率相對(duì)較高,而且也更易損。對(duì)于這個(gè)零件,GL8的標(biāo)準(zhǔn)是使用5000次后還能正常翻折。
特別是,在經(jīng)歷過5000次翻折之后,扶手是不是還能像剛剛出廠那樣回到原來的位置,扶手皮是否可能會(huì)和座椅皮之間摩擦而產(chǎn)生異響噪聲,都是需要考察的點(diǎn),而實(shí)際上,別克GL8的每一個(gè)座椅都需要按照這種“魔鬼訓(xùn)練”去開發(fā)。(3)座椅異響實(shí)驗(yàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在振動(dòng)噪聲試驗(yàn)室內(nèi)完成的,這是一個(gè)半消音室,下圖中的金屬桿子的末端是麥克風(fēng),一共有9個(gè)。
這兒需要引入一個(gè)新概念了:Sone(宋)值,原本意義上Sone值是衡量音符強(qiáng)弱程度的一個(gè)最直觀的量,也是心理學(xué)上的一種主觀標(biāo)度,1 Sone等于頻率為1000赫茲、聲壓級(jí)為40分貝的純音的響度。在別克座椅開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),Sone值用于衡量人們對(duì)于聲音的敏感度,目的是為了更好的評(píng)估靜音效果。那它和分貝有什么區(qū)別呢?簡單來講的話,Sone值比分貝更苛刻更精細(xì),相同的分貝值,可能會(huì)有不同的Sone值,此時(shí),Sone值越大,聲音越刺耳越不舒服;Sone值越小,聲音越舒適。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程師做的實(shí)驗(yàn),在兩種聲音都是90DB的前提下,輕輕敲杯子實(shí)驗(yàn)的聲音是25 Sone,而另一種碎音則可以達(dá)到35 Sone。座椅異響實(shí)驗(yàn)便是要完成包括座椅總成異響情況的測(cè)試判定等一系列任務(wù)的,目的只有一個(gè):盡可能降低Sone值,確保整個(gè)座椅在動(dòng)態(tài)過程中所發(fā)出的聲音,控制在7Sone以內(nèi)。以實(shí)驗(yàn)室里的現(xiàn)場(chǎng)體感來說,除非屏息凝神地仔細(xì)聽,否則很難感知到GL8座椅在車輛震動(dòng)過程中發(fā)出的響聲。但還是之前提到的問題,讓新座椅安靜之后,長期使用的座椅還能有這種表現(xiàn)嗎?
對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證手段,是GL8的六軸共振測(cè)試。就是上圖這個(gè)設(shè)備。六軸意味著有XYZ三個(gè)方向六個(gè)自由度進(jìn)行多維度的振動(dòng)質(zhì)感,通過模擬可以應(yīng)對(duì)各種道路狀況。開發(fā)工程師可以在上面模擬所有國內(nèi)用車會(huì)遇到的極端路況,還原長時(shí)間用車后的座椅工況。
結(jié)合顯示屏的路線風(fēng)景,整個(gè)設(shè)備的還原度很高,坐上去真的感覺像是在開車。
經(jīng)過長時(shí)間的綜合振動(dòng)測(cè)試后,GL8的座椅會(huì)再回到前一個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行噪音測(cè)試。確保長時(shí)間的座椅使用后,7Sone的噪音標(biāo)準(zhǔn)依然能夠被維持。至此,GL8的座椅才算是具備了合格的水平。
結(jié)束語
發(fā)現(xiàn)了嗎?說到這里為止,我們甚至都沒有提到加熱通風(fēng)按摩這些“功能”,而是依然在講最基礎(chǔ)的“乘坐”——僅僅是讓人坐得舒服安靜穩(wěn)定,一把優(yōu)秀的汽車座椅就需要考慮以上如此多的背景。題主所說的那些把功能堆滿的汽車座椅,如果首先經(jīng)歷過如此嚴(yán)格的開發(fā)驗(yàn)證,在此基礎(chǔ)上還把功能拉滿、且保證久坐不壞,那顯然稱得上優(yōu)秀。反之,沒有在基礎(chǔ)的舒適性上下過苦工,僅僅是強(qiáng)調(diào)自己功能豐富的汽車座椅,那我只能給出否定的答案。
在歐洲做項(xiàng)目時(shí),我的mentor掛在嘴邊的一句話:Der liebe Gott steckt im detail(細(xì)節(jié)決定成敗)。回到開篇的問題,為什么我如此堅(jiān)持,否認(rèn)那些通風(fēng)加熱按摩等功能一堆的,絕不叫好座椅?我不希望大家在選車時(shí)陷入這樣的認(rèn)知誤區(qū),尤其是在智能化快速發(fā)展的放下,建議大家千萬不要忽略了一輛車最基礎(chǔ)應(yīng)該被關(guān)注的素質(zhì)。像座椅,通風(fēng)加熱按摩這些“添頭”是重要的加分項(xiàng),但卻不是讓你你坐得舒服安穩(wěn)的必選項(xiàng)。通用這樣的“老店”和GL8這樣經(jīng)久不衰的成熟車型,擁有多年市場(chǎng)頭牌打拼下來積累的造車經(jīng)驗(yàn),卻始終沒有把這些“功能”作為主打,反而更愿意不厭其煩卻自豪地向我們展示他們?cè)谀陀谩察o和工藝上的深層次考量。其實(shí)背后還是那句話:無論是買車還是造車,都不該舍本逐末,為了那些錦上添花的東西,放棄堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)。
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