汽车座椅舒适性改进的方法分析

邹志军

（东风柳州汽车有限公司 545005)

0 引言

汽车诞生之初，其制造难度高，采用的材料较贵重，象征着贵族身份。到了20世纪之初，汽车工业有了突飞猛进的发展，逐渐成为了现代人类日常交通工具。随着工业发展，汽车内饰成为了一门崭新的科学，作为汽车内饰的重点元素，现代座椅设计是集人机工程学、控制工程、机械振动、统计学及生理学等为一体的跨学科综合性产物。

1 汽车座椅结构和功能概述

一般汽车座椅主要是由骨架、面套、发泡、头枕以及调节装置5部分组成[1]。作为汽车的核心部分，座椅的作用首先是为其他附件提供连接面，其次是对旅客的静态或动态负荷提供支撑。面套采用不同的风格、颜色或纹理是座椅体现出独特的外观和触感的一种附件设备。发泡主要作用是支撑、减震和缓冲作用，通过良好的静弹性和动弹性作用使得乘客具有良好的舒适性。头枕的设计主要目的是防止或者减轻乘客与车体的冲击。调节装置是按照不同的乘客而针对性的设计，一般车辆的调节装置具有调角器、升高器等。

座椅的一般功能总结起来有以下3点。

（1）良好的支撑和约束使得驾驶员能够拥有更广阔的视野及对汽车更好的操控。

（2）能够为乘客提供安全舒适的乘坐环境。

（3）当出现意外事故时，通过座椅的特殊功能可以为乘客或者驾驶员尽可能的提供安全保障。

所以，座椅对于汽车的作用是显而易见的，关乎汽车行驶的平顺性、驾乘人员的安全和舒适性。

2 汽车座椅开发的一般步骤

通常来说整车的开发与设计是一个漫长而复杂的过程，而座椅的开发与设计是整车开发的一个阶段，一般是在整车开发的OEM发布A面造型数据及风格阶段后开始进行，可以从以下4个阶段设计。

（1）项目预研阶段，该阶段需要对整车进行预研，对当前车型所处于的目标市场进行解析，然后采用Benchmark对座椅进行分析，配置对标车型的座椅，考虑座椅在整车中的布置、所满足的功能、需要使用材料和座椅结构等统计和整合资料，从而初步得到座椅的构型。

（2）设计开发阶段。在步骤(1)的基础上，对座椅的构型效果图及可行性方案进行分析研究，然后完成座椅骨架及其附件设计。该阶段任务繁重，需要做出大量分析，获取可行性数据。

（3）设计验证阶段。对步骤(2)中获取的原始数据进行根据市场及国家标准规格的要求，然后进行座椅强度分析并根据结果进行改进优化，然后做出手工样件进行实验验证，在验证过程中出现的问题做出相应的修改，然后再重复进行实验验证直至符合设计要求，最后将数据冻结。

（4）产品导入阶段。根据步骤(3)中得到的冻结数据对模具进行开发。

3 汽车舒适性改进方法分析

舒适性是汽车开发阶段必须考虑的一个重要因素，旅客的舒适性感受主要包括静态舒适性、动态舒适性及操作舒适性3种，在相关国家标准规范中要求座椅的A面曲率半径及表面突出部分高度需要达到理想的体分压模式，其目的是用来约束座椅，详细规定如下所示。

（1）需要将驾乘人员的体重以大面积和小压强需要在座椅的坐垫和靠背进行合理的分布。

（2）需平滑的分布压力，不允许出现突变情况。

（3）座椅的坐垫要是人体的坐骨部位承受最高的压力，然后再逐渐的向四周减小。

（4）靠背上的体分压要以腰部部分压力最高，从而实现对腰部良好支撑。

影响乘客舒适性因素主要包含：一是乘客的主管感知，即生理和心理感知；二是压力分布，包含坐垫和靠背的压力分布；三是振动与噪声，即在汽车设计中称为NVH，这是非常关键的问题。

针对以上问题，将后排座椅进行改进优化，提出可调式后排座椅，根据新式背锁的设计结构，在靠背锁位置处增加锁止档位，构建可调式后排座椅靠背骨架，从而实现后排座椅的可调性。

后排座椅骨架中，主要的框架结构一般是由圆管和冷轧碳素薄板组成，当汽车发生意外事故，它们是碰撞能力的主要承担着。通过对座椅靠背骨架传力分析，得到整个结构中的部件在受到外来碰撞时，整个结构各元件的力传递过程，这是座椅设计的必不可少部分。在对材料的选择方面，需要注意到材料的属性，包括强度属性、变形属性以及质量属性，从而选择初可行的、经济的材料。在对座椅的改进需要租到合理选择骨架的尺寸，合理对座椅骨架上的附属零件进行部署以及必须保证座椅骨架与车身连接部位可靠。

3.1 具体改进方法

（1）可调式汽车后排座椅结构型式。文中选择目前应用最为广泛的分体式靠背结构。按照骨架形式一般分为线性结构、管式结构、板管结构以及板板结构4种，文中选择强度较高的板管式结构，其原因在于生产工艺简单、成本可控性较高、整体强度较大以及与座椅发泡的设计配合较好。

（2）可调式后排座椅骨架外形约束。外形约束是指座椅背靠骨架Y向间距限制和Z向间距限制，如下图1所示。

图1 框架尺寸

（3）材料选择上。后排座椅骨架采用钢管和钢板焊接而成，钢管的选材将会直接影响汽车后排座椅的重量、强度、刚度，所以要尽量选择强度、刚度较高的材料，并且需要考虑重量、成本等因素，因为后排座椅的骨架所使用的材料主要是由钢管和管板焊接而成，选材将会直接对汽车后排座椅的重量、强度和刚度进行影响。本文主要考虑选择以下表一所示材料。

图2 各种材料比较

4 结束语

汽车的设计与开发是一项漫长而繁琐的项目，汽车座椅是汽车的重要组成部分，座椅的舒适性将会直接影响到乘客、驾驶员的体验。目前，汽车工业的快速发展，汽车的用途不仅仅是作为交通工具如此简单，而更多的是作为一种艺术品来对待，所以汽车座椅舒适性就至关重要，也是将在强大的汽车市场竞争的主要点。因此，汽车座椅舒适性的改进具有重要的意义。

[1]李光耀.汽车内饰件设计与制造工艺[M].北京:机械工业出版社,2009.8.