汽车座椅设计与发展趋势论文

汽车座椅构成：
汽车座椅主要由以下零部件组成：座垫骨架、靠背估价、头枕、泡沫、面套、调角器、滑轨、调节机构、塑料装饰件等、如图1所示。
汽车座椅相关法规或标准：
（1）标准编号:QC/T 56-1993
标准名称:汽车座椅衬垫材料性能试验方法
标准状态:现行
实施日期:1900-1-1
（2）标准编号:QC/T 55-1993
2)滑道
滑道是调整座椅在车厢纵向水平位置前后位移的机构，有单锁止滑道和双锁止滑道之分，滑道的选用一般根据锁止强度确定。
3)调角器
调角器是对靠背、座垫夹角进行调整和锁止的机构。锁止强度必须能满足GB15083—1994《汽车座椅系统强度要求及实验方法》的规定。调角器分为机械调角器和电动调角器，机械调角器又包括机械板式调角器、机械杆式调角器、双联动调角器等。机械板式调角器一般是采用棘轮棘爪或齿条齿板工作原理及板簧式复位结构，最大能够实现180。范围有级调节及折叠，适用于各类汽车驾驶员座椅。机械杆式调角器由可控气弹簧和连接件组成，适用于大客车乘客座椅。双联动调角器是指左右两套调整锁止机构在一套调整机构控制下同时动作，同时锁止，具有锁止强度高等优点，适用于各类载重汽车驾驶员座椅。电动调角器一般采用齿差行星齿轮传动原理或齿差双联摆线针轮行星齿轮传动原理，具有传动平稳、强度高、调解范围大等优点，适用于高档汽车驾驶员座椅。
1、概述
现代社会，汽车座椅作为汽车内饰部件的重要组成部分，已不仅仅是满足其基本功用，而是拓展到人机工程的领域，对汽车座椅的舒适性，安全性，美观性提出更高的要求。为了适应人们日渐丰富的生活方式，对汽车座椅的功能设计和造型设计提出了更高的要求。现代汽车座椅的设计旨在带给车内人员轻松、安全、愉悦的驾乘体验。
（3）可移动式座椅（图4）
（4）SINK`G座椅（图5）
（5）后放置式座椅（图6）
（6）折叠式头枕（图7）
（7）SEAT COVER’G SUEDE使用（图8）
使用车型: AUDI A8
（8）耐脏儿童座椅（图9）
使用车型：沃尔沃SALLEN
（9）儿童保护（图10）
儿童保护:后排右侧座椅靠背上,保证儿童的安全。使用车型：FORD FUSHION
8．调节机构
调节机构主要包括座椅高度调整机构、前后位移调整机构(即座椅滑道)、靠背仰角调整机构(即调角器)及座垫前倾角调整机构等。
1)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度调整机构
高度调整机构是调整座椅在车厢内垂直位置上下移动的机构，有机械调整机构、可控空气弹簧调整机构、气动调整机构和电动调整机构等。高度调整的范围应根据人机工程学原理，以能满足大部分人群的使用要求为目标进行确定，一般调整范围为0～100 mm。
1．靠背
靠背的设计主要指强度设计和造型设计，设计时应使靠背的高度、形状符合人体曲线，使背部肌肉处于放松状态，并能给背部、肩部有效可靠的支撑，使驾驶员保持稳定的坐姿，还要有足够的侧背支撑，从而避免高速转弯时的横向滑动。设计时，靠背的高度和宽度一般分别为600mm和480 mm；人体在座椅靠背的最高接触点一般为450~500mm;靠背侧翼支撑的高度一般为30~60mm。不同的靠背倾角会导致不同的椎间盘内压力及背部肌肉负荷。当靠背倾角超过110o时，椎间盘压力显著减小，所以设计时应考虑合理的靠背倾角。为了提高舒适性，满足驾乘人员在休息时的需求，靠背倾角应为可调式，并且调整范围尽可能大。一般载重汽车为100o～115o，大客车为95o～135o，轿车为80o～170o。此外，腰部支撑和扶手也可以减少椎问盘的压力。设计时，腰部支撑要有一定的厚度、硬度和透气性，确保乘坐人员的体重能够均匀地分布于坐骨结节区域。腰部支撑的位置应处于第3至第5腰椎部位，且支撑厚度以5cm左右为宜。座椅扶手的安装位置应符合人体坐姿时肘部的高度尺寸，一般安装在距座垫水平面高250 mm处。
标准名称:汽车座椅动态舒适性试验方法
标准状态:现行
实施日期:1900-1-1
（3）标准编号:QC/T 47-1992
标准名称:汽车座椅术语
标准状态:现行
实施日期:1900-1-1
（4）标准编号:GB 15083-2006
标准名称:汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法
标准状态:现行
（5）标准编号:GB 11550-1995
对于座椅的振动来说，外力使座椅减振系统发生振动，弹性元件使座椅恢复到初始位置，阻尼力使振动衰减或消亡。在座椅设计时，必须对座椅的刚度、阻尼进行优化设计。在设计座椅刚度和阻尼时，要根据整车的振动特性充分考虑人体生理特点综合选择最佳值，使车身振动得到衰减。为了使设计的座椅阻尼和刚度能更合理地搭配，可将座椅刚度和阻尼均设计为可调节式。
2．座垫
座垫设计主要是座垫深度和坐垫倾角的确定。座垫深度的设计原则是在充分利用靠背的情况下，使臀部得到合理支撑。人体在坐姿状态下，坐骨与小腿足部构成稳定的人体支撑。座垫深度过大时，造成人体躯干相对前移，腰部得不到良好的支撑，引起疲劳；座垫深度过小时，会因大腿得不到良好的支撑而感到不舒适；因此，座垫的深度应按臀部至大腿表面全长的3／4设计，一般取400～480mm。座垫的倾角应兼顾安全性和舒适性，一般为2o～10o。
（8）GB 15083汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和试验方法
2、汽车座椅设计
2.1设计原则
为了使汽车座椅不仅具有其基本功能，同时满足舒适性，美观性，安全性等要求，对汽车座椅设计提出以下设计要求。
1.座椅的结构形式必须满足其功用；
2.座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定；
3.座椅的各部件和材料必须具有保护乘坐人员的安全的作用；
实例：
（1）空调/通风座椅（图2）
在汽车座椅上装置一个可以控制温度的装备,可以对座椅加热,制冷,除湿等的系统.
-可以对座椅直接加热,制冷
-保证座椅因乘客出汗而引起的座椅潮湿问题
-原基础上添加功能，达到更舒适的目的，并且可以减少空调的负荷。
（2）两种强度泡沫（图3）
为了提高座椅的舒适度,将坐垫设计为软、硬2层泡沫构造,可以弥补硬质泡沫刚入座时的感觉,以及长时间驾驶时,身体的支持力不够的缺点.
（10）自动上推头枕（图11）
车辆受到后方撞击时,头枕会向乘客头部后上方推出,以防止乘客颈部受伤,增大安全性。
6．座椅骨架
座椅骨架必须能够承受一定的载荷，通常所指的座椅强度其实就是座椅骨架的强度，它属于汽车整车强制认证检测项目之一，应符合GB15083—1994《汽车座椅系统强度要求及实验方法》的规定。
靠背及座垫骨架的形状，应以能满足人体生理特征、给驾驶人员提供安全和有效支撑为目的进行设计。
7．减振机构
座椅减振机构主要包括弹性元件和减振元件。弹性元件在机械悬架座椅中一般指弹簧，在空气悬架座椅中指空气气囊，它能产生使座椅恢复到初始位置的回复力。减振元件一般是指减振器，它设计有固有的阻尼值，阻尼值越大，阻尼力越大。
4．座椅蒙皮
座椅蒙皮是包裹在座椅总成表面的一层材料，它直接与乘员接触，一方面对座椅泡沫有保护作用，同时又可直接体现设计者的设计意图。座椅蒙皮必须阻燃，其燃烧特性必须符合GB 8410—1994《汽车内饰材料的燃烧特性》要求。
5．泡沫软垫
目前座垫、靠背缓冲用软垫基本上是由软质聚氨酯泡沫塑料发泡而成，在汽车上应用较多的是高回弹软质聚氨酯泡沫塑料。考虑到座椅的舒适性和人体坐姿时的体压分布，需将泡沫软垫的密度设计为不同，即“软硬兼施”。
4.座椅的各部件之间的位置关系必须符合人机工程学的要求；
5.座椅位置及各部件的关系必须可适当调节且操作便利；
6.座椅的造型和颜色必须与整车风格一致，具有一定的美感；
7.座椅的配置必须灵活多样，能够满足不同驾乘人员的要求；
8.座椅应尽可能轻便耐用且可回收利用。
2.2主要部件设计要点
汽车座椅的各零部件设计必须基于以上提出的设计要求。
3．头枕
头枕是为提高汽车乘坐舒适性和安全性而设置的一种辅助装置。头枕的主要作用是保障安全，一旦汽车发生追尾碰撞，颈椎会承受到很大的加速度而容易伤害。有了头枕的承托，可以减少头部自由移动的空间，降低对颈椎的冲击力，起到避免或减轻乘员颈部受伤的作用。按照国家标准，汽车座椅头枕属汽车整车强制认证检测项目之一，汽车前排座椅应装有头枕。头枕要起到保护颈椎的作用，正确的安装位置十分重要。头枕应该安装在至少与耳朵上缘平齐的地方，后脑与头枕之间的距离最好不要超过10cm。
标准名称:汽车座椅头枕性能要求和试验方法
标准状态:现行
内容简介:本标准规定了汽车座椅头枕的性能要求和试验方法。本标准适用于M1类车辆的前排外侧座椅头枕。
（6）标准编号:GB 14167-2006标准名称:汽车安全带安装固定点
标准编号:QC/T 712-2004标准名称:汽车安全带装置固定连接用焊接螺母
标准状态:现行
实施日期:2005-4-1
颁布部门:全国汽车标委会基础分委会
内容简介:本标准规定了英制统一螺纹规格为0.4375-20UNF-2B(即螺纹公称直径为7/16英寸)的焊接螺母的型式、尺寸和技术条件，包括六角及方形两种型式。本标准适用于汽车安全带装置固定连接用焊接螺母。
（7）GB 13057客车座椅及其车辆固定件的强度
4)座垫前倾角调整机构
座垫前倾角调整机构一般是机械调整机构，多采用安全可靠、结构简单的多杆机构。
3.汽车座椅的发展趋势
随着汽车工业的高速发展，人们对汽车座椅将提出越来越高的要求。为了进一步提高座椅的舒适性及安全性，全球各大汽车公司及汽车零部件公司也在持续不断地加大座椅的研发力度，在座椅的新结构、新工艺、新材料的研发及应用上下工夫，不断研制出各类悬架座椅、电动座椅、电脑记忆座椅等，按摩装置、辅助冷热智能空调座椅等各类辅助装置也不断诞生。此外，顺应汽车技术环保安全的发展潮流，轻量化、模块化，采用环保织物作为座椅面料，也将成为一种新趋势。