汽車座椅技術及發展

夏攀 樊敏鋒 黃煥麗

摘 要：汽車座椅已不再是單純滿足乘坐和美觀需要的車身部件，而是順應消費者與市場需求，被主機廠賦予了更多的功能[1]。此論文主要講述汽車座椅技術及發展。

關鍵詞：汽車座椅;汽車座椅技術;汽車座椅發展

中圖分類號：U463.83+6 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）14-43-03

Abstract： Car seats are not just for the ride and beauty of the body parts， but for consumers and the market， and have been given more functionality by the mainframe factory. The thesis mainly describes the technology and development of car seat.

Keywords： Auto seat; Auto seat technology; Auto seat development

CLC NO.： U463.83+6 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-43-03

引言

當前，隨著汽車智能化、電氣化和網絡化趨勢的加快，人們對汽車的使用性能提出了新的更高要求，也更注重汽車座椅的開發，以便更好的滿足用戶需求[1]。因此，在安全性這一核心屬性得到保證的前提下，舒適化、智能化、輕量化將是汽車座椅發展的方向。

1 汽車座椅安全性

1.1 座椅本身的“剛性”和“柔性”

座椅結構太“柔”，會在劇烈的追尾碰撞下，椅背被乘員向后運動的沖擊力加載，向車后部的結構“飛”出去（圖1所示）;座椅結構太“剛”，在劇烈的碰撞下，乘員軀干向后運動的趨勢被“硬”椅背限制住，從而加劇頭部和軀干之間的相對運動，增加頸部受到揮鞭傷的風險。因此，座椅本身剛性對乘員的安全性有著重大的影響，要求座椅本身需達到“剛柔并濟”，具備高強度的吸能性（圖2所示），給乘員帶來最大的安全。

1.2 主動式防下潛

當車輛發生正面碰撞過程中，乘員有下潛的趨勢，由于安全帶的約束作用，乘員的腹部容易受到傷害，通常的解決方案是在座墊骨架上增加一根固定的剛性橫梁，橫梁位置偏低時，防下潛效果不明顯，橫梁位置偏高時，影響乘坐舒適性。主動式防下潛機構的原理是：剛性防下潛橫梁可以移動，車輛正常行駛時，防下潛橫梁隱藏在座墊骨架里，當碰撞事故發生時，防下潛橫梁瞬間向上抬起，阻止乘員下潛（圖3所示）[2]。

1.3 主動式頭枕

在車輛被追尾碰撞時，主動向前彈出，減小頭枕與乘員頭部距離，更有效保護頸部（圖4所示）。

2 汽車座椅舒適性

（1）靜態舒適性：是指在靜止狀態下，座椅的乘坐舒適程度。座椅自身特性對靜態舒適性起決定作用，包括：座椅的幾何尺寸、座椅的輪廓和形狀、座椅海綿的軟硬程度等。

（2）動態舒適性：是指在車輛行駛狀態下，車內駕駛員或乘員主觀感覺上的舒適程度，除了座椅自身特性外，車輛的懸掛系統特性如振動頻率和振幅，以及車輛的噪聲等因素，均對動態舒適性產生非常大的影響。

（3）操控舒適性：是指駕乘人員操縱各種功能件的便利性，如操控儀表臺各功能按鈕或換擋等的方便程度。操作舒適性與人機工程及總布置有著非常密切的關系。

3 汽車座椅智能化

3.1 座椅功能人性化

座椅設計要堅持“以人為本”，必須充分考慮人的需求，圖5所示為佛吉亞的一款名為Active Wellness的汽車座椅系統，該座椅可利用傳感系統檢測駕乘者的心跳和呼吸節奏，并通過一種特殊的按摩模式及座椅通風系統提供新鮮氣流，讓疲倦的乘客精神煥發或幫助處于緊張狀態的駕駛員放松。

3.2 未來汽車座椅[3]

未來的汽車設計主要倡導人車的融合，座椅則是其中重要的一環。

（1）外觀造型：可打破現設計方案尺度，進行“大尺度”的創想結構，縱觀過去行業發展的進行，一部分曾經被認為是天方夜譚的設計方案卻成為現實，因此要將概念設計方案應用于設計中（圖6所示）。

（2）駕駛監控：更先進的傳感技術可以評估駕駛員的心里和身體狀況，通過檢測到駕駛員困倦時預測性的刺激駕駛員來減少事故，或在注意力下降時發出警示信號。

（3）減震功能：座椅需能夠隨使用者的脊柱而移動，減小道路起伏帶來的震動，保證使用者身體平穩。

（4）AI智能：一輛車內搭載一個AI智能管家已經不是新奇的事情，但是未來出于隱私等多種原因，每個座椅將會搭載獨立的AI，且AI發出的聲音不會被第三者聽見（圖7所示）。

（5）生物系統：利用生物和行為數據，如心率，呼吸率，濕度，溫度，閉眼百分比，頭部傾斜和面部表情。收集和分析數據并自動調節座椅且記錄偏好（圖8所示）。

4 汽車座椅輕量化

4.1 座椅骨架結構優化

座椅骨架占據了座椅重量的絕大部分，因此，可以通過對其結構進行優化，以得到最小重量的骨架結構。

4.2 座椅骨架材料優化

（1）通過采用密度較小的合金材料，例如：鋁合金、鎂合金等，通過壓鑄或沖壓工藝，制造座椅座墊骨架或靠背骨架（圖9所示）。

（2）利用高強度復合材料制造的座椅骨架，重量極具減輕，下圖為采用高強度塑料的座墊骨架和碳纖維的靠背骨架（圖10所示）。

5 結語

座椅是決定駕乘舒適性的主要影響因素。同時，座椅是集設計、安全、成本、功能、減重、節能、舒適與人體工學等因素為一體的復雜系統，此論文對座椅技術及發展進行粗談，作為一名座椅工程師，堅信汽車座椅技術會發展的越來越好以更好的為駕乘人員服務！

參考文獻

[1] 蔣成約，胡遠志，李牧陽.汽車座椅設計與CAE分析.清華大學出版社，2019（08）：124-125.

[2] 鐘柳華，孟正華，練朝春.汽車座椅設計與制造[J].國防工業出版社， 2015.4：27.

[3] http：//www.sohu.com/a/322917919_560178.