汽車座椅舒適性改進的方法分析

鄒志軍

（東風柳州汽車有限公司 545005)

0 引言

汽車誕生之初，其制造難度高，采用的材料較貴重，象征著貴族身份。到了20世紀之初，汽車工業有了突飛猛進的發展，逐漸成為了現代人類日常交通工具。隨著工業發展，汽車內飾成為了一門嶄新的科學，作為汽車內飾的重點元素，現代座椅設計是集人機工程學、控制工程、機械振動、統計學及生理學等為一體的跨學科綜合性產物。

1 汽車座椅結構和功能概述

一般汽車座椅主要是由骨架、面套、發泡、頭枕以及調節裝置5部分組成[1]。作為汽車的核心部分，座椅的作用首先是為其他附件提供連接面，其次是對旅客的靜態或動態負荷提供支撐。面套采用不同的風格、顏色或紋理是座椅體現出獨特的外觀和觸感的一種附件設備。發泡主要作用是支撐、減震和緩沖作用，通過良好的靜彈性和動彈性作用使得乘客具有良好的舒適性。頭枕的設計主要目的是防止或者減輕乘客與車體的沖擊。調節裝置是按照不同的乘客而針對性的設計，一般車輛的調節裝置具有調角器、升高器等。

座椅的一般功能總結起來有以下3點。

（1）良好的支撐和約束使得駕駛員能夠擁有更廣闊的視野及對汽車更好的操控。

（2）能夠為乘客提供安全舒適的乘坐環境。

（3）當出現意外事故時，通過座椅的特殊功能可以為乘客或者駕駛員盡可能的提供安全保障。

所以，座椅對于汽車的作用是顯而易見的，關乎汽車行駛的平順性、駕乘人員的安全和舒適性。

2 汽車座椅開發的一般步驟

通常來說整車的開發與設計是一個漫長而復雜的過程，而座椅的開發與設計是整車開發的一個階段，一般是在整車開發的OEM發布A面造型數據及風格階段后開始進行，可以從以下4個階段設計。

（1）項目預研階段，該階段需要對整車進行預研，對當前車型所處于的目標市場進行解析，然后采用Benchmark對座椅進行分析，配置對標車型的座椅，考慮座椅在整車中的布置、所滿足的功能、需要使用材料和座椅結構等統計和整合資料，從而初步得到座椅的構型。

（2）設計開發階段。在步驟(1)的基礎上，對座椅的構型效果圖及可行性方案進行分析研究，然后完成座椅骨架及其附件設計。該階段任務繁重，需要做出大量分析，獲取可行性數據。

（3）設計驗證階段。對步驟(2)中獲取的原始數據進行根據市場及國家標準規格的要求，然后進行座椅強度分析并根據結果進行改進優化，然后做出手工樣件進行實驗驗證，在驗證過程中出現的問題做出相應的修改，然后再重復進行實驗驗證直至符合設計要求，最后將數據凍結。

（4）產品導入階段。根據步驟(3)中得到的凍結數據對模具進行開發。

3 汽車舒適性改進方法分析

舒適性是汽車開發階段必須考慮的一個重要因素，旅客的舒適性感受主要包括靜態舒適性、動態舒適性及操作舒適性3種，在相關國家標準規范中要求座椅的A面曲率半徑及表面突出部分高度需要達到理想的體分壓模式，其目的是用來約束座椅，詳細規定如下所示。

（1）需要將駕乘人員的體重以大面積和小壓強需要在座椅的坐墊和靠背進行合理的分布。

（2）需平滑的分布壓力，不允許出現突變情況。

（3）座椅的坐墊要是人體的坐骨部位承受最高的壓力，然后再逐漸的向四周減小。

（4）靠背上的體分壓要以腰部部分壓力最高，從而實現對腰部良好支撐。

影響乘客舒適性因素主要包含：一是乘客的主管感知，即生理和心理感知；二是壓力分布，包含坐墊和靠背的壓力分布；三是振動與噪聲，即在汽車設計中稱為NVH，這是非常關鍵的問題。

針對以上問題，將后排座椅進行改進優化，提出可調式后排座椅，根據新式背鎖的設計結構，在靠背鎖位置處增加鎖止檔位，構建可調式后排座椅靠背骨架，從而實現后排座椅的可調性。

后排座椅骨架中，主要的框架結構一般是由圓管和冷軋碳素薄板組成，當汽車發生意外事故，它們是碰撞能力的主要承擔著。通過對座椅靠背骨架傳力分析，得到整個結構中的部件在受到外來碰撞時，整個結構各元件的力傳遞過程，這是座椅設計的必不可少部分。在對材料的選擇方面，需要注意到材料的屬性，包括強度屬性、變形屬性以及質量屬性，從而選擇初可行的、經濟的材料。在對座椅的改進需要租到合理選擇骨架的尺寸，合理對座椅骨架上的附屬零件進行部署以及必須保證座椅骨架與車身連接部位可靠。

3.1 具體改進方法

（1）可調式汽車后排座椅結構型式。文中選擇目前應用最為廣泛的分體式靠背結構。按照骨架形式一般分為線性結構、管式結構、板管結構以及板板結構4種，文中選擇強度較高的板管式結構，其原因在于生產工藝簡單、成本可控性較高、整體強度較大以及與座椅發泡的設計配合較好。

（2）可調式后排座椅骨架外形約束。外形約束是指座椅背靠骨架Y向間距限制和Z向間距限制，如下圖1所示。

圖1 框架尺寸

（3）材料選擇上。后排座椅骨架采用鋼管和鋼板焊接而成，鋼管的選材將會直接影響汽車后排座椅的重量、強度、剛度，所以要盡量選擇強度、剛度較高的材料，并且需要考慮重量、成本等因素，因為后排座椅的骨架所使用的材料主要是由鋼管和管板焊接而成，選材將會直接對汽車后排座椅的重量、強度和剛度進行影響。本文主要考慮選擇以下表一所示材料。

圖2 各種材料比較

4 結束語

汽車的設計與開發是一項漫長而繁瑣的項目，汽車座椅是汽車的重要組成部分，座椅的舒適性將會直接影響到乘客、駕駛員的體驗。目前，汽車工業的快速發展，汽車的用途不僅僅是作為交通工具如此簡單，而更多的是作為一種藝術品來對待，所以汽車座椅舒適性就至關重要，也是將在強大的汽車市場競爭的主要點。因此，汽車座椅舒適性的改進具有重要的意義。

[1]李光耀.汽車內飾件設計與制造工藝[M].北京:機械工業出版社,2009.8.