汽車座椅設(shè)計流程分析

姜春蘭

(寧波汽車零部件檢測中心，浙江寧波 315104)

汽車座椅設(shè)計流程分析

姜春蘭

(寧波汽車零部件檢測中心，浙江寧波 315104)

隨著汽車數(shù)量的迅猛增加與人們對汽車舒適性要求的不斷提高，對汽車設(shè)計提出了更多的要求。從汽車座椅的構(gòu)成及相關(guān)的法律法規(guī)要求等方面，對汽車座椅的設(shè)計流程及其關(guān)鍵零部件的設(shè)計進(jìn)行了比較全面的闡述。

汽車座椅；設(shè)計流程；座椅標(biāo)準(zhǔn)

0　引言

目前，人們的工作與生活中處處離不開汽車，汽車已經(jīng)與人們的生活息息相關(guān)了。我國的汽車產(chǎn)銷量以每年千萬臺的數(shù)量在增加，但是汽車的發(fā)展歷史卻只有短短的一百多年，在這一百多年的時間里，汽車以超乎想象的速度不斷變化著，不斷地滿足著人們?nèi)找尕S富的對汽車的需求。

汽車作為商品提供給消費者，消費者普遍關(guān)注的是汽車的動力性能、燃料經(jīng)濟(jì)性、操作穩(wěn)定性、駕駛舒適性等。

今天就來關(guān)注汽車駕駛的舒適性問題，汽車座椅作為汽車內(nèi)飾部件的重要組成部分，已不僅僅是滿足基本功用，而是拓展到人機工程的領(lǐng)域，人們對汽車座椅的舒適性、安全性、美觀性提出了更高的要求。

1　汽車座椅構(gòu)成

汽車座椅主要由以下零部件組成：座椅框架、調(diào)整機構(gòu)、頭枕、彈性元件、表面包覆材料、塑料裝飾件等，如圖1所示。

2　汽車座椅相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求

現(xiàn)行的主要的汽車座椅相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)如下：

GB 15083-2006 汽車座椅、座椅固定裝置及頭枕強度要求和試驗方法；

GB 11550-2009 汽車座椅頭枕強度要求和試驗方法；

GB 14166-2013 機動車乘員用安全帶、約束系統(tǒng)、兒童約束系統(tǒng)ISOFIX兒童約束系統(tǒng)；

GB 14167-2013 汽車安全帶安裝固定點、ISOFIX固定點系統(tǒng)及上拉帶固定點；

GB 11551-2014 汽車正面碰撞的乘員保護(hù)；

GB 20071-2006 汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)；

GB 20072-2006 乘用車后碰撞燃油系統(tǒng)安全要求。

3　汽車座椅設(shè)計流程

3.1車身內(nèi)部布置

首先是根據(jù)汽車的總體布置圖，進(jìn)行車身內(nèi)部布置。

座椅設(shè)計要適合人體特性要求，就離不開人體尺寸這一基本參數(shù)。為了獲得人體尺寸分布規(guī)律，要進(jìn)行抽樣測量。將實測尺寸值由小到大排列到數(shù)軸上，再將這一尺寸段均分為100份，則將第幾份點上的數(shù)值作為該百分位數(shù)。例如，我國成年男子身高分布圖上，第50份點上的數(shù)值為1 688 mm，則稱第50百分位數(shù)為1 688 mm，表明有50%的人身高低于1 688 mm，另有50%的人身高高于此值。所以第50百分位對應(yīng)的身高就是平均身高。

3.2確定設(shè)計H點

設(shè)計H點是指在汽車總布置時的設(shè)計基準(zhǔn)點，最后設(shè)計H點表示的是第95百分位的男子人體模型在最后位置時的胯點，最前設(shè)計H點表示的是第5百分位的女子人體模型在最前位置時的胯點。由最前和最后設(shè)計H點便可以求得座椅的水平行程和垂直升程。如圖2所示為設(shè)計H點。

3.3布置座椅和其他相關(guān)內(nèi)飾件

(1)確認(rèn)座椅的功能、市場定位，以及客戶對座椅的性能要求；

(2)確認(rèn)座椅的結(jié)構(gòu)形式；

(3)確認(rèn)座椅的面料形式；

(4)確認(rèn)座椅的造型；

(5)確認(rèn)座椅的顏色配置；

(6)確認(rèn)座椅與車身數(shù)模的配合問題。

3.4座椅關(guān)鍵零部件設(shè)計

3.4.1座椅框架

座椅框架(圖3)包括靠背和座墊兩部分，并由調(diào)角器連接成一體，是座椅的主體部分，其他的功能件及附件都依附在框架上，設(shè)計時需考慮強度及整車碰撞的要求。低端座椅的框架一般選用鋼管和鋼絲焊接組成，特點是結(jié)構(gòu)簡單、強度偏低、價格適宜；中、高擋座椅的框架為高強度板材沖壓成形后焊接而成，特點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強度高、價格偏高，整體較重。針對現(xiàn)在整車廠強烈要求減重節(jié)能、汽車輕量化的要求，降低座椅質(zhì)量已是未來發(fā)展的趨勢。目前已在研討應(yīng)用鎂合金代替鋼材作為座椅框架的可行性，質(zhì)量節(jié)省可達(dá)到40%。

選用的材料規(guī)格及牌號如表1所示。

表1　選用的材料規(guī)格及牌號

圖4、圖5為兩種板材的拉伸曲線。

3.4.2調(diào)整機構(gòu)

調(diào)整機構(gòu)包括調(diào)角器、調(diào)高器、滑軌等功能件，控制座椅多方向、多角度的位移調(diào)整，分手動調(diào)整和電動調(diào)整兩種，目前主流是電動調(diào)整座椅。

3.4.3頭枕

頭枕的作用是保護(hù)頸椎避免受傷，屬于國家強制認(rèn)證的零部件，根據(jù)C-NCAP即中國新車評價規(guī)程進(jìn)行碰撞安全的性能測試，包括鞭打?qū)嶒?模擬后碰)，對座椅頭枕要求比較嚴(yán)苛，目前的主流是主動安全頭枕，車輛在后撞時頭枕會主動向車身正前方移動一小段距離，保證頭部與頭枕的距離不超過6 cm，避免頭部的大尺寸移動造成傷害。

3.4.4彈性元件

從座椅的舒適性方面考慮，彈性元件選用聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡而成。聚氨酯泡沫塑料作為聚氨酯制品一大門類，原料品種多，范圍廣，泡沫體系用的多元醇、異氰酸酯及助劑等品種，特別是新型原料等不作一一介紹，重點考慮阻燃性、材料密度、硬度等參數(shù)。

3.4.5表面包覆材料

表面包覆材料有毛絨織物、塑料纖維、人造革或皮革等，要求柔韌性、透氣性、耐摩擦色牢度、耐磨性、阻燃性等。

3.4.6塑料裝飾件

塑料裝飾件包括坐墊兩側(cè)的防護(hù)板、座椅地腳護(hù)罩、頭枕導(dǎo)套、調(diào)節(jié)手柄等。材料采用PP、PE、PA6、ABS等，要求光澤度、顏色差異性、阻燃性等。

4　結(jié)束語

汽車座椅的設(shè)計包括了機械、電氣、化學(xué)、模具等相關(guān)專業(yè)的知識，從舒適性的角度需關(guān)注人體尺寸參數(shù)的不斷更新；從整車性能方面要以減少質(zhì)量為永恒的話題；從安全的角度應(yīng)以主動防護(hù)為設(shè)計的根本。以上3點應(yīng)是座椅設(shè)計的發(fā)展方向。

【1】崔文英,尹榮漢，韓琬熙，等.基于臺車后碰撞試驗與模擬的鋁合金座椅骨架的設(shè)計[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報,2012,3(4):308-312.

【2】尹榮漢.基于敏感性分析的鎂鋁合金座位框架設(shè)計.汽車安全與節(jié)能學(xué)報,2010,1(3):210-213.

【3】陳曦.鎂合金在汽車座椅骨架中的應(yīng)用以及鎂合金汽車座椅骨架的有限元分析[D].長春：吉林大學(xué),2007.

【4】陳祖盼.面向汽車座椅設(shè)計的人體參數(shù)測量系統(tǒng)[D].上海:上海交通大學(xué),2009.

【5】符大興.對汽車座椅設(shè)計的探討[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2011(6):31-33.

Analysis of the Automobile Seat Design Process

JIANG Chunlan

(Ningbo Automotive Component Testing Center, Ningbo Zhejiang 315104,China)

With the rapid increase of the automobiles number and the comfort requirements, more requirements for automobile design are demanded. The automobile seat design process and the design of the key sect1s of the automobile seat were comprehensively expounded from the aspects of the automobile seat structure and related laws.

Automobile seat; Design process; Automobile seat standard

2015-05-15

姜春蘭(1971—)，女，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，主要從事汽車零部件檢測及實驗室管理體系的研究。E-mail：jclzjc@126.com。