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零重力座椅的缘起与发展初探
浏览次数:305发布日期:2022-06-11
随着智能座舱技术的飞速发展,中国消费者对座舱的舒适性和智能化提出了越来越高的要求,我们发现越来越多的车企正在推出搭载“零重力座椅"的新车型,例如在2022年发布的新车型中,搭载“零重力座椅"就有哪吒S、上汽名爵MG ONE-β、北汽BEIJING-X7等等。



而且越来越多的车企正在和Tier 1和创新企业合作,开发零重力座椅,预计2023-2024年将有更多搭载零重力座椅的新车面世。




零重力座椅到底可以带给消费者怎样的体验,其中有包含着哪些技术亮点?本文作者希望就此一探究竟。

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哪吒S

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上汽MG ONE-β

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北汽BEIJING-X7

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零重力座椅的概念源起

零重力座椅中的重要概念内涵是“零重力姿态"。这个概念源于美国航空航天局NASA对于人体在微重力下所自然呈现姿势的研究。在这种自然姿态下,宇航员双臂抬起,肩膀外展,膝盖弯曲,髋关节明显弯曲,足底弯曲。NASA认为,宇航员在漂浮时采用任何其他姿势都需要肌肉努力,只有这样的“零重力姿态"将肌肉用力可以降到zui低,因此将上述这一姿态定义为零重力姿态。




但是,最终学术界对于“零重力姿态"并没有形成明确的定义。零重力姿态是根据一次太空实验中,机组乘员身体姿态指标在微重力环境中机组成员的测量结果平均值所定义的,但是在后续的跟进实验中,NASA发现,机组人员的零重力姿态之间的个体差异比第一次实验时明显要大,且没有一名机组成员呈现出第一次实验后定义的零重力姿态,也就是说“零重力姿态"存在着较大的群体间差异以及个体间差异。




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NASA零重力姿态

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NASA零重力姿态后续实验

虽然从实验意义的角度来说,并没有真正推导出一般规律的“零重力姿态",但是将肌肉用力降至zui低,带给人体舒适感的“零重力"概念,在后续的汽车工业发展中得到了越来越多的关注。




零重力概念在汽车行业的应用始于日产汽车,其于2005年通过设计14个不同压力点的座椅支撑,提供了从下背部到肩部的合理支撑,以确保乘坐者的脊椎始终保持其自然位置,从而减轻压力和肌肉磨损,以避免久坐产生的背部不适。




基于这些研究,日产汽车在2013 款 Altima(天籁)上配置“零重力座椅",通过优化座椅的舒适性截面,使座椅尽可能贴合乘员身体曲线,为乘员提供更好的乘坐支撑;通过SLAB加高衰减发泡材质的应用,提升了发泡本体的回弹性以及滞后损失,从而为乘员提供了更加柔软且具有持久弹力的乘坐感,有效抑制了行车过程中的振动传导。这款“零重力座椅"的舒适性在当时取得了非常好的市场反应,“零重力座椅"这一概念也由此发端。

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2013款Nissan Altima

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Nissan天籁零重力发泡技术

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零重力座椅的发展现状



而随着智能座舱技术的兴起,零重力座椅概念又迎来了一次新的发展。2021-2022年的中国汽车市场,根据我们的观察和汇总,目前配备“零重力座椅"的主机厂,除了上文提到的上汽名、北汽和哪吒之外,还包括一汽红旗、长安等等。




其中长安的UNI-K、上汽名爵MG5、红旗H9,都采用与日产类似的零重力设计理念,通过高弹性座椅发泡、零重力填充层和皮革复合层海绵的舒适性原件组合,结合人体工程学,使驾乘人员身体与座椅接触部分的压力分布更均衡,以提升乘员的乘坐舒适度。

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上汽MG5

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长安UNI-K

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红旗H9

与此同时,我们看到这些车型中搭载的“ 零重力座椅“,在升级发泡技术的前提下,在驾乘舒适性座椅可调节范围两个方面又做了改善和发展,使得零重力座椅的舒适性获得了进一步的提升。




驾乘舒适性指的是通过支撑点设计、型面设计和滤振设计来优化乘坐的舒适性。比如长安UNI-K针对中国人脊柱曲线,对肩部、后背中部、腰椎下部进行设计,并通过定义舒适性截面及其参数设计整椅型面。上汽名爵MG5在通过设置弹支撑弹簧,使驾乘人员的臀部同样得到均衡支持,平衡驾乘人员与座椅各个接触面的体压分布,避免单一接触面压力过高从而引发久坐带来的不适。

此外,座椅侧翼支撑也从另一个角度提升了驾乘舒适性。在弯道驾驶时,良好的侧翼支撑可以减少驾乘人员因离心力与座椅发生位移,降低身体与座椅支撑之间的压力变化,使驾乘人员保持良好的驾驶状态与乘坐体验。

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长安UNI-K座椅

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上汽MG5座椅

座椅的可调节范围包括椅背角度调节与腿托/脚托的支撑度调节,通过可调仰角与腿部支撑可以实现人体关节角度参数的优化,让驾乘人员在不同乘坐姿态下,都可以使脊椎呈现自然放松的状态。例如宝马在北美CES展上正式发布了ZeroG Lounger零重力座椅,其可根据自身舒适性的需要靠背向后倾斜40°或者60°,实现近乎平躺的姿势,通过配置茧状包围式安全气囊,可使乘客在驾驶中也能安心体验大仰角带来的舒适感。

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宝马ZeroG Lounger

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零重力座椅的发展展望

通过对于现有“零重力座椅"的研究,我们认为乘坐舒适性的提升是永无止境的,现有的技术条件下距离实行真正的“零重力“乘坐状态尚有相当长的一段技术路径要走。

舒适性体验存在着较大的群体差异与个体差异,通过舒适性截面与发泡技术的优化确实可以对舒适性做出一定程度的提升,但受限于材料性能的边界,明显无法在所有应用场景满足所有人的需求,只能尽可能地满足大比例人群的舒适性需求。调节范围的优化确实可以提供给乘员更多选择的可能性,但受限于座舱整体空间布局与驾乘法规的要求,其使用场景也受到了较大的限制。所以目前的“零重力座椅“更多的是对汽车座椅舒适性优化的一种方向性导航,而非一个明确的技术定义。

但可以预见到的是,“零重力座椅“技术的发展与自动驾驶技术的发展是高度趋同的,随着自动驾驶技术与智能座舱技术的进一步发展,算力的提升会对乘坐舒适性的提升起到更大的辅助作用,在硬件上充分拓展座椅的可调节范围以及大范围采用可调节舒适性原件的基础上,通过自动分析乘员在不同场景下的体感反应,使座椅可以针对驾乘人员的身体状态使用习惯,打造出属于每个人的“个性化零重力体验",从而实现更高维度的驾乘舒适性,让乘员获得近似于摆脱重力束缚的“零重力乘坐体验"。


文章来源于焉知智能汽车 ,作者张德赛兰晹黄震

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