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Work 41 (2012) 295-302 |
295 |
DOI: 10.3233/WOR-2012-0172-295
IOS Press
Comfort model for automobile seat
Lizandra da Silva a,*, Silvana Ligia Vincenzi Bortolotti b, Izabel Carolina Martins Campos a,c and Eugenio Andreacute;s Diacute;az Merinoa
aFederal University of Santa Catarina - UFSC, SC, Brazil. bTechnological Federal University of Paranaacute; - UTFPR, PR, Brazil. cState Secretary of Administrations Office
Abstract. Comfort on automobile seats is lived daily by thousands of drivers. Epistemologically, comfort can be understood under the theory of complexity, since it emerges from a chain of interrelationships between man and several elements of the system. This interaction process can engender extreme comfort associated to the feeling of pleasure and wellbeing or, on the other hand, lead to discomfort, normally followed by pain. This article has for purpose the development of a theoretical model that favours the comfort feature on automobile seats through the identification of its facets and indicators. For such, a theoreti-cal study is resorted to, allowing the mapping of elements that constitute the model. The results present a comfort model on automobile seats that contemplates the (physical, psychological, object, context and environment) facets. This model is ex-pected to contribute with the automobile industry for the development of improvements of the ergonomic project of seats to increase the comfort noticed by the users.
Keywords: comfort, ergonomics, automobile, seat, model
1. Introduction
The automobile seat represents a workspace that should provide the occupier adequate positioning so he can perform his driving task while attending sev-eral safety criteria while also being acceptable re-garding the driverrsquo;s need for comfort [23]. Comfort is considered such an important feature on the auto-mobile seat [9] that automotive industries use them to distinguish their products from those of their com-petitors [17].
Comfort is defined as a convenience or wellbeing experienced by the final user while using a product or just after using it [36]. In contrast, discomfort is re-lated to experiencing pain and the feeling of weight. [38] which comes man and his physiological, psy-chological wellbeing or all together, are assessed in the wrong [31].
A product cannot be regarded as comfortable in it-self, but it becomes comfortable (or uncomfortable) when it is used, when it goes through the personrsquo;s perception about the experience undergone. In this matter, the user will decide whether a product is comfortable or not or if it leads to discomfort. This
complicates the creation of comfort because it is not known how each individual will react to a product [37].
It is not impossible to project a comfortable auto-mobile seat, but for that it is necessary to consider aspects that influence the driverrsquo;s experience of com-fort. To promote the maximum comfort the proposi-tion of explanatory models is necessary, making known what is unobservable, giving ergonomics sci-entific status [5].
In this regard, the article means to develop a theo-retical model of comfort on automobile seats, allow-ing a performance of the phenomenon with the iden-tification of facets and indicators, main elements in-fluencing the driverrsquo;s perception of comfort.
1.1. Comfort on automobile seat
Thousands of people daily realise the comfort or discomfort on their automobile seat, especially driv-ers who work for long hours. Comfort on automobile seat is a multifaceted phenomenon and its mapping contributes to making it understood [21, 12].
Corresponding Author. Campus Universitaacute;rio – Trindade – Fpolis – SC – Brasil. Cx Postal 476. CEP 88040900. Tel. 55 48 37217104; Fax: 55 48 37217032; Email: lizandrafisio@deps.ufsc.br.
1051-9815/12/$27.50 copy; 2012 – IOS Press and the authors. All rights reserved
296 L. da Silva et al. / Comfort Model for Automobile Seat
According to Kolich [21], comfort on automobile seats contemplates four factors, or facets, which in-terfere with the perception of comfort: vehi-cle/package, social, individual and the seat, according to Figure 1. The indicators of the vehicle/package
factor are: seat height, the vision field, pedals, direc-tion, tyres position, head, space for the knees and kind of transmission. Thus, the individual can differ-ently perceive comfort on a single seat when placed in a different package of vehicle.
Fig. 1. Factors affecting subjective perceptions of automobile seat comfort. Source: [17].
The social factors or facets include the car plates and the purchase price of the vehicle. The individual factors contemplate the indicators: demography, an-thropometrics, culture and posture. The culture has been identified with the western Europeans who, in relation to North Americans, prefer firmer seats. The seat factor involves: rigidity, geometry, shape, breathability and style. Besides these, the author pre-sents other factors also interfering with the subjective perception of comfort in automobile seats: noise, temperature, panel of instruments and control panel and storage [21].
The individual facet of comfort on automobile seat is exploited on literature by means of several indica-tors: posture [29, 3, 28, 21, 17, 12], anthropometrics [29, 21, 22, 23, 24, 7, 12], demography [24, 23, 21, 12], fatigue [17, 11], distribution of pressure on the seat [29, 9, 24, 23, 25, 17], physiological degradation [11], muscle activity [17], body region [14, 7], con-tracture [14] and age [12].
The identification of posture is difficult because people with the same body dimensions ca
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论汽车座椅的舒适性模型
摘要
汽车座椅的舒适性与成千上万司机的日常生活息息相关。就理论而言，舒适性被理解成一种复杂性的理论。因为它从人类与体系间的相互关系中衍生出来。这种相互作用的过程中可以产生愉悦或幸福等相当舒适的感觉。另一方面，不适的产生通常伴随着疼痛。本文的目的通过汽车座椅表面与指标的鉴别，致力于舒适性汽车座椅理论模型的研发。因此，依附于学术性研究，在元素的映射中构成了此模型。结论显示舒适性汽车座椅模型侧重于生理、心理、主体、背景与环境方面。这个模型希望能给汽车工业的发展、汽车座椅在人体工程学的改良以及关注座椅舒适性的用户带来贡献。
关键词: 舒适,人机工程学,汽车,座椅,模型
第一章 介绍
汽车座椅为司机提供一个足够的工作空间。因此，他在执行驾驶任务的同时一边遵守交通安全法则一边忍受着座椅的舒适性[23]。舒适性能被认为是汽车座椅重要性能的其中一项。汽车行业用这项指标来区分产品与竞争者产品之间的优劣[17]。
舒适感是指终端用户在产品使用上或使用后体验到方便与健康的感受[36]。另一方面，不适感通常与重量、疼痛相关[38]。这源自于人本身的生理、心理、健康或者等这一系列的原因所产生的不适[31]。
当一个产品本身不能被视为舒适时，是因为当人使用时所感知它的舒适（或不舒适）。在这方面，使用者将决定该产品舒适与否或它将会导致不适。单独个体对产品的不同反应，从而产生了舒适感的复杂性。
设计舒适的汽车座椅是有可能的，但它必须考虑到各方面的因素，这对司机驾驶过程产生影响。为了最大提升汽车座椅的舒适性，在这有必要对模型进行解释，让人们了解座椅的不可观测性及人体工程的科学状态。
在这方面，本文意于形成一个舒适的汽车座椅模型理论。考虑到各方面因素和指标的执行与鉴别，主要因素在于司机对座椅舒适性的感知。
1.1 汽车座位的舒适性
每天成千上万的人在其座位上感受着座位带来的舒适或不舒适，尤其是长时间开车的司机。汽车座椅的舒适感是一个综合的现象，它反映于人们对它的理解上。
根据Kolich，汽车座椅舒适性的四个因素或方面相互关系相互影响：车辆配置、社会、个人。根据图1-1：车辆的配置因素所包含的指标包括：座椅的高度，视觉范围，踏板，方向盘，轮胎的位置，车头，膝盖的空间和各种传动装置。这样，当人们置身于不同的车辆配置环境是，就会产生不一样的舒适感。
图1-1
社会因素方面包括车身和车辆购置价格。基于个人因素考虑的指标有：人口、测量、文化和地位。西方欧洲人与北美人一样喜欢较为牢固的位置。座位的因素包括：硬度、几何形状、透气性和风格。除此之外，作者也表述了人们对座椅的主观感受，如：噪音，温度，。仪表盘，控制面板和后备箱。
个体对汽车座椅舒适度的感知是基于文学上表现在以下几个指标上：地位、测量学、统计学、疲劳程度、位置上的压力分布、生理衰弱、肌肉活动，身体个部位、肌肉收缩和年龄。
姿势的定位是很困难的，因为同样身形的身体却有着完全不一样的坐姿。在开车时候，脚步空间的狭小会使你的脚部产生老茧。
工作中的优势在于座椅的位置。Iida [18]标出：:相对于站立，它可以减少疲劳，减少下肢的机械压力，减轻液压对四肢的压力和对心脏的负荷，使其更容易有一个工作控制点。它允许同时手脚并用，另一方面，座位产生的缺点如：增加对臀部及骨关节的压力，限制和减少下肢的血液循环。
座位关系这其他的因素，如全身货姿势的震动而导致腰痛危险的增加。然而，长度的影响似乎比震动的影响更为重要，这暗示着一个累计的效应。但是，大部分时间于位置上工作的人们，其腰痛的发病率高于其他其他人。
久坐增加腰痛的风险，特别当身体部位的震动或是处于不舒服的姿势时。人们发现，久坐并不是产生腰痛的唯一可能性原因，这需要一定的震动和压迫的姿势，这样的组合因素才会增加腰痛的风险。
压迫性的姿势对出租车司机的健康构成不良的影响。产生压迫性姿势的原因包括：长时间的久坐，采用另外一种舒服的姿势，调整不利的坐姿或者镜子，或者因为驾驶者空间的不足使其不能变换双脚的位置。
座椅的调节可以为腰部提供舒适的位置。其允许用姿势的变化来减轻压力，环节肌肉紧张。使用者可以往后移动座位使腰部得以依靠，避免产生疲劳
座位有多种调整的形式（往后倾斜，水平定位等），这些都给司机的腰部提供支持，以及各种车饰。这些因素激活着肌肉，软组织间的张力，这不仅影响司机的感知能力，也使得他疲劳。
肌肉的活动最大体现在对舒适性的感知上，因为姿势保持固定不变时，力量集中在自发性肌肉（这些肌肉控制着神经中枢系统），使其神经紧张兴奋，这就会立刻增加不不适的感觉。司机在对汽车的驾驶上，使其生理上产生衰退和压力的减轻。疲劳的加剧，不适和人们在两个不同汽车座椅上的不同坐姿，震动与否，都表明当人坐在不舒服的震动的位置上，不适感将会进一步增加。
汽车座椅开发最常见的一种方法是基于对座椅表面压力的测量。这种技术，一般通过触觉传感，这使得各类实验得以及时完成。
为了更均匀的分布压力和降低压力的峰值，舒适的位置需要更广泛和对称的对其接触面进行改良。压迫力来源于个人在久坐在位置上所感知的不适感。因为他可能导致软组织伤害或坏死。
文献中主要提到的舒适性有：位置、接触压力、座位高低、人接触座位的面积和压力、座位的大小，人体接触面积的对称。所有这些舒适性参数的量化都是基于测量位置的分布及接触区域人类所感知的压力。
Kolich和Tabourn经过一步步的验证和研究，已经找出主观舒适性的全球性指标。基于座位上压力的不同特征，乘客的人数的测量，乘客人数的统计和对位置外观的印象。这类的研究已经发现了客观测量方法与主观舒适感的感知间的联系，指出Kyung，Nussbaum，Babski-Reeves研究显示，人在汽车座椅上的压力所感受的舒适度比不适感更能为我们对汽车座椅项目的研究提供支持的理由：1、臀部压力下低压和背部承受的高压。2.臀部下压力的平衡，上半身与下身部位。Ebe e Griffin的研究表明，压力较小的座椅模型能带来更多的舒适感和更告的压力。这研究的结论是，臀部关节下的压力可以反映舒适感的各个因素和方面。
至于文中提到到身体不适的部位，Grabisch et al对司机的感知进行评估结论包括：最常见的不适感：温度过高，收缩或部位的僵硬，这些都足以构成不适的原因。经常研究的身体区域如：上身背部和手臂。对于Daruis, Deros and Noor研究提到的作为身体一部分的脊椎需要承受60%的压力强度，其次是颈部56%和腰背部44%。
不适感的另一指标是人体测量学、科学研究对人体尺寸的测量。它让我们了解到，通过运动，可以使空间体积达到一定量。测量产品的尺寸是人体测量的起点，在工作环境中的人，然而，人体测量标准的本身并不能保证汽车作为的舒适。Kolich通过个人的喜好和人体测量数据对汽车座椅的舒适性进行了研究。由此而论，根据12个人在短时间内对紧凑型汽车的不同座椅进行评价。对于座椅性能的答案比较主观，差异体现在人体测量标准间和腰部的首选高度，座位的宽度，坐垫的宽度和长度。
关于汽车座椅舒适性的因素和方面在文章中有如下几个指标：高度，调节，位置，座椅坐垫的宽度，长度和形状，泡沫密度和柔软性，耐久性和外观。
硬度、形状、轮廓、透气性和风格被认为是座椅的指标。硬度与座椅系统阻力相关。形状由座椅外观的宽度、长度和高度所决定。而座椅的外观由座椅表面的轮廓所决定。（即位置和腰部的高度）。座椅的形状应跟根据人体测量的变化和目标人群的不同而变化。座椅的透气性与柔软度有关（泡沫密度和内饰材料的结构），当处于极端环境的地区是，舒适的座位对舒适感的影响更为重要。风格备认为座椅审美的重要指标，因为它会影响舒适感。
Ebe and Griffin的研究指出，低硬度的海绵比高硬度海绵的舒适度高，但是硬度和座椅的舒适度没有直接关系。这个只表明，舒适感受2个因素影响：座位的适应和对海绵硬度的感觉。
Reed, Schneider and Ricci对汽车座椅的研究参数关注于三个种类舒适度的互相影响。例如：1、背部曲线的将影响压力分布的变化，同时也改变着坐垫的有效长度。这三个类型在本文分别是：参数的调整，通过对乘客人数的测量和座椅长度的测量。2、感知参数的数据来源于使用者与座位间的身体接触。这把主观和客观的方法结合起来。例如，压力的分布和内饰的功能。3、支持参数，使用者姿势的影响和座椅的形状及设置。环境因素方面，影响汽车座椅舒适度度体现在，震动，噪音，温度和空气质量。
噪音和震动的影响对座椅产生不适感。然而对于Dauris, Deros and Noo研究，认为震动更能产生座椅的不适。车辆的震动对于司机和乘客都产生更直接的影响。（即，踏板，转向轮震动对驾驶人员手和脚的影响）和路面。这些震动沿着脊椎，通过座椅的背部和底部传递到驾驶者的臀部和背部，这些震动组合成一起将会产生不适感，尤其在长途驾驶中。
产生震动的这些原因导致出租车司机健康出现危险。西班牙劳工部和移民局提到车辆的减震系统。震动通过座位和汽车糟糕的状态下传递。这一系列对身体连续的震动，可能会对驾驶者消化系统（溃疡），脊椎和骨骼产生损害。然而，对汽车减震系统的定期保养，适当大小的汽车座椅，良好的维护状态，可以相应的减少震动。
Ebe and Griffin提出座位的特征，静态（硬度）和动态（震动）两者可以同时对舒适性产生影响。分离特点的重要性，静态源于动态并并依靠于另一方的震动。例如，当震动的幅度降低，使用者于静态座椅上的状态是对不适感的评估。当震动增加对不适感的影响加剧，因此，将座椅动态与静态特性视为同等重要是很必要的。然而，这些手段并不一定与汽车舒适性能相关。尤其是当震动幅度降低， 硬度高的座椅伴随着低震动是导致不适感的主因。
在一个关于马来西亚汽车驾驶者的调查中，Daruis,Deros和NOOR[7]发现，男人和女人随着敏感程度的不同，对噪声、震动和座位所引起的不适感也不相同。男人更多从噪音中感觉到不适，而女人则更多从震动中感知不适。然而，性别差异对舒适感的认知并没有太大的区别。根据Grabisch et al的研究结果显示，震动的类型与不适感无关，在于身体大部分区域的分析而非各种类型的不适。
本文的这些因素方面，影响着舒适感的。座椅也是一方面原因，但是使用条件的主观感知也关系着舒适度。文章前面列举的：时间，文化，工作活动和社会指标。
时间可以对舒适感知产生影响。这样，一个出租车司机在长期或短期的驾驶中或多或少都能感受到舒适与否。
对于Kolich和Tabourn所感知舒适度在世界的各个地方也是不同的。西方欧洲人比北美洲人更喜欢较硬的座椅。在巴西，例如，不同地区文化不同的人们都会关注汽车座椅的舒适度。
工作活动中也提到，影响舒适性的原因是座位的不正确不符合人体工程学，所以它才会不舒服。在这方面，一些作者建议，系统工作中对舒适性工作进行指导。
至于社会指数方面，Kolich[21]和[12]Fazlollahtabar认为车辆内饰是汽车座椅舒适度的重要决定因素。它有空间（腿部，肩膀和臀部）构成。同样的座位，不同的内饰，所感知的舒适度不一样。
第二章 方法
本文是一个概念性的理论研究，其结果在于细化现有汽车座椅舒适性的理论。汽车座椅舒适性模型的建立的目的是为了保证和确立信息的质量，将其应用于方法论的进程上。模型的发展进程由三个阶段组成；1，文献中所构成的定义 2，识别的因素方面的准备 3，汽车座椅舒适度的可见性。
这里精选了数据库中的文献进行综述，还有一些不在数据库的书籍。不定期的研讨会下，认定的关键词“座椅的舒适”“汽车座椅的舒适”“自动座椅的舒适”和“舒适性的设置”。所有摘要的分析，为本文内容的研究提供了选择。
选择研究分析过后，结合其他相关研究，形成了汽车座椅舒适性的各方面详细规格和参数指标。最后，形成一个图形呈现汽车座椅舒适性模型这复杂网络与其他各方面指标间的相互联系。
第三章 结果
选定的研究中，68%源于期刊，32%源于论文和书籍。通过文献的翻阅，形成了汽车座椅舒适性因素图3-1。
图3-2中提出了汽车座椅舒适性的理论模型。舒适性于各因素与指标间相互作用产生。（心理，物理，客体，环境等）
物理因素与人的身体动作方面一致，对舒适性产生影响。
心理方面由人的理解，行为和对世界周边的感知等这些特性所组成，它关系到人类的操作模式，策略在工作中的使用，将来的活动和舒适的感知性环境方面关系到舒适性感知方面对其的影响。
内容方面对应一系列影响的事件或情况的特点,一个特定的现象发生。这种因素是由时间、文化和社会活动所构成的指标。
舒适的复杂性并不能简单的理解,但在另一方面,它促进对问题的考虑,帮助理解它。鉴定方面有各自的指标,通过模型,解释了驾驶者在汽车座椅上所发生的行为，为科学的人类工程学作出了贡献。
图3-1
图3-2
第四章 结论
虽然文章的目的是汽车行业销售的推广，文章重点标出，他们仍关注不适的存在。模型问研究提供了汽车座椅舒适性感知的因素和指标。
然而，对于舒适的评价，这是一个更为广泛的概念，必须由这些因素相互作用而形成。那样才能达到直接（客观）或间接（主观）的方法，但只有间接才是此次研究的对像。 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
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